DE102007056627A1 - Method for simultaneously grinding a plurality of semiconductor wafers - Google Patents

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum gleichzeitigen beidseitigen Schleifen mehrerer Halbleiterscheiben, wobei jede Halbleiterscheibe frei beweglich in einer Aussparung einer von mehreren mittels einer Abwälzvorrichtung in Rotation versetzten Läuferscheiben liegt und dadurch auf einer zykloidischen Bahnkurve bewegt wird, wobei die Halbleiterscheiben zwischen zwei rotierenden ringförmigen Arbeitsscheiben Material abtragend bearbeitet werden, wobei jede Arbeitsscheibe eine Arbeitsschicht umfasst, die gebundenes Schleifmittel enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des zwischen den Arbeitsschichten gebildeten Arbeitsspalts während des Schleifens bestimmt wird und die Form der Arbeitsfläche mindestens einer Arbeitsscheibe mechanisch oder thermisch in Abhängigkeit von der gemessenen Geometrieb des Arbeitsspalts so verändert wird, dass der Arbeitsspalt eine vorgegebene Form aufweist. Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren, bei dem die Halbleiterscheiben während der Bearbeitung zeitweilig mit einem Teil ihrer Fläche den Arbeitsspalt verlassen. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren, bei dem die Läuferscheibe vollständig aus einem ersten Material besteht oder ein zweites Material der Läuferscheibe so mit einem ersten Material vollständig oder teilweise beschichtet ist, dass während des Schleifens nur das erste Material in mechanischen Kontakt mit der Arbeitsschicht gelangt und das erste Material keine die Schärfe des Schleifmittels ...The invention relates to a method for simultaneous double-sided grinding a plurality of semiconductor wafers, each wafer is freely movable in a recess of a plurality of offset by means of a rolling device rotors and is thereby moved on a cycloidal trajectory, wherein the semiconductor wafers between two rotating annular working disc material each work disc comprises a working layer containing bonded abrasive, characterized in that the shape of the working gap formed between the working layers during grinding is determined and the shape of the working surface of at least one working disk mechanically or thermally depending on the measured geometry of the working gap is changed so that the working gap has a predetermined shape. The subject matter of the invention is also a method in which the semiconductor wafers temporarily leave the working gap with part of their surface during processing. The invention also relates to a method in which the carrier disc is made entirely of a first material or a second material of the carrier disc is completely or partially coated with a first material such that during grinding only the first material is in mechanical contact with the working layer and the first material does not change the sharpness of the abrasive ...

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum gleichzeitigen beidseitigen Schleifen mehrerer Halbleiterscheiben, wobei jede Halbleiterscheibe frei beweglich in einer Aussparung einer von mehreren mittels einer Abwälzvorrichtung in Rotation versetzten Läuferscheiben liegt und dadurch auf einer zykloidischen Bahnkurve bewegt wird, wobei die Halbleiterscheiben zwischen zwei rotierenden ringförmigen Arbeitsscheiben Material abtragend bearbeitet werden, wobei jede Arbeitsscheibe eine Arbeitsschicht umfasst, die gebundenes Schleifmittel enthält.object The present invention is a method for simultaneous double-sided grinding of multiple wafers, each wafer freely movable in a recess of one of several by means of a Rolling device in rotation offset carriers and thereby moved on a cycloidal trajectory, wherein the semiconductor wafers between two rotating annular Working discs are machined material removing, with each Working disk includes a working layer, the bonded abrasive contains.

Stand der TechnikState of the art

Für Elektronik, Mikroelektronik und Mikro-Elektromechanik werden als Ausgangsmaterialien (Substrate) Halbleiterscheiben mit extremen Anforderungen an globale und lokale Ebenheit, vorderseiten-bezogene lokale Ebenheit (Nanotopologie), Rauhigkeit, Sauberkeit und Freiheit von Fremdatomen, insbesondere Metalle, benötigt. Halbleiterscheiben sind Scheiben aus Halbleitermaterialien. Halbleitermaterialien sind Verbindungshalbleiter wie beispielsweise Gallium-Arsenid oder Elementhalbleiter wie hauptsächlich Silicium und gelegentlich Germanium oder auch Schichtstrukturen derselben. Schichtstrukturen sind beispielsweise eine bauteiltragende Silicium-Oberlage auf einer isolierenden Zwischenlage („silicon an insulator", SOI) oder eine gitter-verspannte Silicium-Oberlage auf einer Silicium/Germanium-Zwischenlage mit zur Oberlage hin zunehmendem Germanium-Anteil auf einem Silicium-Substrat („strained silicon", s-Si) oder Kombinationen von beidem („strained silicon an insulator", sSOI). Halbleitermaterialien werden in einkristalliner Form bevorzugt für elektronische Bauelemente oder in polykristalliner Form bevorzugt für Solarzellen (Photovoltaik) verwendet.For Electronics, microelectronics and micro-electromechanics are called Starting materials (substrates) Semiconductor wafers with extreme Requirements for global and local evenness, front-sided local flatness (nanotopology), roughness, cleanliness and freedom of foreign atoms, in particular metals. Semiconductor wafers are slices of semiconductor materials. Semiconductor materials are Compound semiconductors such as gallium arsenide or elemental semiconductors such as mainly silicon and occasionally germanium or also layer structures of the same. Layer structures are for example a component-bearing silicon top layer on an insulating intermediate layer ("Silicon on insulator", SOI) or a lattice-tense Silicon top layer on a silicon / germanium intermediate layer with towards the top layer increasing germanium content on a silicon substrate ("Strained silicon", s-Si) or combinations of both ("Strained silicon an insulator", sSOI) are preferred in single-crystalline form for electronic components or in polycrystalline form preferred for solar cells (Photovoltaic) used.

Zur Herstellung der Halbleiterscheiben wird gemäß dem Stand der Technik ein Halbleiterstab erzeugt, der zunächst, meist mittels einer Drahtgattersäge („multi wire slicing", MWS), in dünne Scheiben aufgetrennt wird. Anschließend erfolgen ein oder mehrere Bearbeitungsschritte, die sich allgemein in folgende Gruppen einteilen lassen:

  • a) mechanische Bearbeitung;
  • b) chemische Bearbeitung;
  • c) chemo-mechanische Bearbeitung;
  • d) ggf. Herstellung von Schichtstrukturen.
In order to produce the semiconductor wafers, a semiconductor rod is produced according to the prior art, which is first separated into thin slices, usually by means of a wire-saw (MWS), followed by one or more processing steps, which generally take place in the following groups to divide:
  • a) mechanical processing;
  • b) chemical processing;
  • c) chemo-mechanical processing;
  • d) if necessary, production of layered structures.

Die Kombination der auf die Gruppen entfallenden Einzelschritte sowie deren Reihenfolge variiert je nach Anwendungszweck. Ferner kommt eine Vielzahl an Nebenschritten wie Kantenbearbeitung, Reinigung, Sortieren, Messen, thermische Behandlung, Verpacken usw. zum Einsatz.The Combination of the individual steps attributable to the groups as well as their order varies depending on the purpose. Further comes a variety of secondary steps such as edge processing, cleaning, sorting, Measuring, thermal treatment, packaging, etc. are used.

Mechanische Bearbeitungsschritte gemäß dem Stand der Technik sind das Läppen (simultanes Doppelseitenläppen einer Mehrzahl von Halbleiterscheiben im „Batch"), das Einseitenschleifen einzelner Halbleiterscheiben mit einseitiger Aufspannung der Werkstücke (meist als sequentielles Doppelseitenschleifen durchgeführt; „single-side grinding", SSG; „sequential SSG") oder das simultane Doppelseitenschleifen einzelner Halbleiterscheiben zwischen zwei Schleifscheiben (simultaneous „double-disk grinding", DDG).mechanical Processing steps according to the prior art are lapping (simultaneous double side lapping a plurality of semiconductor wafers in the "batch"), the Single-side grinding of individual semiconductor wafers with one-sided Clamping of the workpieces (usually as sequential double side grinding carried out; "Single-side grinding", SSG; "sequential SSG ") or the simultaneous double-side grinding of individual semiconductor wafers between two grinding wheels (simultaneous "double-disk grinding ", DDG).

Die chemische Bearbeitung umfasst Ätzschritte wie alkalische, saure oder Kombinations-Ätze im Bad, ggf. unter Bewegung von Halbleiterscheiben und Ätzbad („laminar-flow etch", LFE), einseitiges Ätzen durch Aufbringung von Ätzmittel in die Scheibenmitte und radiales Abschleudern durch Scheibendrehung („spin etch") oder ein Ätzen in der Gasphase.The chemical processing includes etching steps such as alkaline, acidic or combination etching in the bath, possibly with movement of semiconductor wafers and etching bath ("laminar-flow etch ", LFE), one-sided etching by the application of etchant in the center of the disc and radial centrifuging by disc rotation ("Spin etch") or etching in the gas phase.

Die chemo-mechanische Bearbeitung umfasst Polierverfahren, in denen mittels Relativbewegung von Halbleiterscheibe und Poliertuch unter Krafteinwirkung und Zufuhr einer Poliersuspension (beispielsweise alkalisches Kieselsol) ein Materialabtrag erzielt wird. Im Stand der Technik sind Batch-Doppelseiten-Polituren („double-side polishing", DSP) und Batch- und Einzelscheiben-Einseitenpolituren beschrieben (Montage der Halbleiterscheiben mittels Vakuum, Klebung oder Adhäsion während der Polierbearbeitung einseitig auf einer Unterlage).The Chemo-mechanical processing includes polishing processes in which by means of relative movement of semiconductor wafer and polishing cloth under Force and supply of a polishing suspension (for example alkaline silica sol) a material removal is achieved. In the state The technique is batch double-side polishes ("double-side polishing ", DSP) and batch and single-wafer one-side polishes described (assembly of the semiconductor wafers by means of vacuum, bonding or adhesion during polishing processing one-sided on a pad).

Das ggf. abschließende Erzeugen von Schichtstrukturen erfolgt durch epitaktische Abscheidung, meist aus der Gasphase, Oxidation, Aufdampfen (beispielsweise Metallisierung) usw.The if necessary, final generation of layer structures takes place by epitaxial deposition, usually from the gas phase, oxidation, Vapor deposition (eg metallization) etc.

Für die Herstellung besonders ebener Halbleiterscheiben kommt denjenigen Bearbeitungsschritten besondere Bedeutung zu, bei denen die Halbleiterscheiben weitgehend zwangskräftefrei „frei schwimmend" ohne kraft- oder formschlüssige Aufspannung bearbeitet werden („free-floating processing", FFP). FFP beseitigt besonders schnell und bei geringem Materialverlust Welligkeiten, wie sie beispielsweise durch thermische Drift oder Wechsellast beim MWS erzeugt werden. Im Stand der Technik bekannte FFP sind Läppen, DDG und DSP.For the production of particularly flat semiconductor wafers, those processing steps are of particular importance, in which the semiconductor wafers are processed largely free of constraining forces "free-floating" without positive or positive clamping ("free-floating processing", FFP). FFP besei Particularly fast and with low material loss ripples, as they are generated for example by thermal drift or alternating load in the MWS. FFPs known in the art are lapping, DDG and DSP.

Besonders vorteilhaft ist der Einsatz eines oder mehrerer FFP am Anfang der Bearbeitungsabfolge, meist also mittels eines mechanischen FFP, da mittels mechanischer Bearbeitung der mindestnötige Materialabtrag zur vollständigen Entfernung der Welligkeiten besonders schnell und wirtschaftlich erfolgt und die Nachteile des präferentiellen Ätzens der chemischen oder chemo-mechanischen Bearbeitung bei hohen Materialabträgen vermieden wird.Especially advantageous is the use of one or more FFP at the beginning of Processing sequence, usually by means of a mechanical FFP, because by mechanical processing of the minimum material removal material especially for complete removal of the undulations done quickly and economically and the disadvantages of preferential etching the chemical or chemo-mechanical processing at high material abrasions is avoided.

Die FFP erzielen die beschriebenen vorteilhaften Merkmale jedoch nur, wenn die Verfahren so durchgeführt werden können, dass eine weitgehend unterbrechungsfreie Bearbeitung von Ladung zu Ladung im gleichen Rhythmus erreicht wird. Unterbrechungen für ggf. nötige Einstell-, Abricht- oder Schärfprozesse oder häufig nötige Werkzeugwechsel führen nämlich zu unvorhersagbaren „Kaltstart"-Einflüssen, die die erwünschten Merkmale der Verfahren zunichte machen, und beeinträchtigen die Wirtschaftlichkeit.The However, FFPs achieve the described advantageous features only if the procedures can be done this way that a largely uninterrupted processing of cargo to charge in the same rhythm is achieved. Interruptions for possibly necessary setting, dressing or sharpening processes or frequently necessary tool changes namely to unpredictable "cold start" influences, which negate the desirable features of the processes, and affect the economy.

Das Läppen erzeugt aufgrund des spröd-erosiven Materialabtrags durch die Abwälzbewegung des lose zugeführten Läppkorns eine sehr hohe Schädigungstiefe und Oberflächen-Rauhigkeit. Dies macht eine aufwändige Nachbearbeitung zur Entfernung dieser geschädigten Oberflächen-Schichten nötig, wodurch die Vorteile des Läppens wieder zunichte gemacht werden. Außerdem liefert das Läppen durch Verarmung und Schärfeverlust des zugeführten Korns beim Transport vom Rand zum Zentrum der Halbleiterscheibe stets Halbleiterscheiben mit unvorteilhaft konvexem Dickenprofil mit Scheibenrändern abnehmender Dicke („Randabfall" der Scheibendicke).The Lapping generates due to the brittle-erosive material removal by the rolling movement of the loosely supplied Läppkorns a very high damage depth and Surface roughness. This makes a complicated Post-processing to remove these damaged surface layers necessary, eliminating the benefits of lapping again be nullified. In addition, the lapping provides by depletion and sharpness loss of the supplied Korns during transport from the edge to the center of the semiconductor wafer always semiconductor wafers with unfavorably convex thickness profile with disc edges of decreasing thickness ("edge drop" the slice thickness).

Das DDG verursacht kinematisch bedingt grundsätzlich einen höheren Materialabtrag im Zentrum der Halbleiterscheibe („Schleifnabel") und, insbesondere bei kleinem Schleifscheibendurchmesser, wie er beim DDG konstruktiv bevorzugt ist, ebenfalls einen Randabfall der Scheibendicke, sowie anisotrope – radialsymmetrische – Bearbeitungsspuren, die die Halbleiterscheibe verspannen („strain-induced warpage").The DDG basically causes a kinematic condition higher material removal in the center of the semiconductor wafer ("Looping") and, in particular with a small grinding wheel diameter, as he is structurally preferred in the DDG, also a marginal waste the slice thickness, as well as anisotropic - radially symmetric - processing marks, which strain the semiconductor wafer ("strain-induced warpage").

DE10344602A1 offenbart ein mechanisches FFP-Verfahren, bei dem mehrere Halbleiterscheiben in jeweils einer Aussparung einer von mehreren mittels eines ringförmigen äußeren und eines ringförmigen inneren Antriebskranzes in Rotation versetzten Läuferscheiben liegen und dadurch auf einer bestimmten geometrischen Bahn gehalten werden und zwischen zwei rotierenden, mit gebundenem Schleifmittel belegten Arbeitsscheiben Material abtragend bearbeitet werden. Das Schleifmittel besteht aus einem auf die Arbeitsscheiben der verwendeten Vorrichtung aufgeklebten Film oder „Tuch", wie beispielsweise in US6007407 offenbart. DE10344602A1 discloses a mechanical FFP process in which a plurality of wafers each lie in a recess of one of a plurality of carriers rotated by an annular outer and an annular inner drive ring and thereby held on a given geometric path and sandwiched between two rotating bonded abrasive media Working discs are machined material removing. The abrasive consists of a film or "cloth" adhered to the working disks of the apparatus used, such as in US Pat US6007407 disclosed.

Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die mit diesem Verfahren bearbeiteten Halbleiterscheiben eine Reihe von Defekten aufweisen, so dass die erhaltenen Halbleiterscheiben für besonders anspruchsvolle Anwendungen ungeeignet sind: So zeigte sich beispielsweise, dass sich im Allgemeinen Halbleiterscheiben mit unvorteilhaftem balligem Dickenprofil mit einem ausgeprägten Randabfall ergeben. Die Halbleiterscheiben weisen oftmals auch irreguläre Welligkeiten in ihrem Dickenprofil sowie eine raue Oberfläche mit großer Schädigungstiefe auf. Die hohe Schädigungstiefe bedingt eine aufwändige Nachbearbeitung, die den Vorteil des in DE10344602A1 offenbarten Verfahrens zunichte macht. Die verbleibende Balligkeit und der verbleibende Randabfall führen zu Fehlbelichtungen während der fotolithografischen Bauteil-Strukturierung und somit zum Ausfall der Bauelemente. Derartige Halbleiterscheiben sind daher für anspruchsvolle Anwendungen ungeeignet.However, it has been found that the wafers processed by this method have a number of defects, so that the resulting wafers are unsuitable for particularly demanding applications: For example, it has been found that semiconductor wafers with unfavorable spherical thickness profile generally result in pronounced edge drop , The semiconductor wafers often also have irregular ripples in their thickness profile and a rough surface with great depth of damage. The high depth of damage requires a complex post-processing, which has the advantage of in DE10344602A1 nullifies the disclosed method. The remaining crowning and the remaining edge drop lead to incorrect exposures during the photolithographic component structuring and thus to the failure of the components. Such semiconductor wafers are therefore unsuitable for demanding applications.

Ferner zeigte sich, dass insbesondere bei Verwendung des besonders bevorzugten Schleifmittels Diamant die im Stand der Technik bekannten Läuferscheiben-Materialien einem hohen Verschleiß unterliegen und der erzeugte Abrieb die Schnittfreudigkeit (Schärfe) der Arbeitsschicht beeinträchtigt. Dies führt zu einer unwirtschaftlich kurzen Lebensdauer der Läuferscheiben und macht häufiges unproduktives Nachschärfen der Arbeitsschichten nötig. Es zeigte sich außerdem, dass Läuferscheiben aus Metall-Legierungen, insbesondere Edelstahl, wie sie gemäß dem Stand der Technik beim Läppen verwendet werden und dort einen vorteilhaften geringen Verschleiß aufweisen, besonders ungeeignet für die Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren sind. So führt beispielsweise die bekannt hohe Löslichkeit von Kohlenstoff in Eisen/Stahl bei (Edel-)Stahl-Läuferscheiben zu einer sofortigen Versprödung und Abstumpfung des bei den erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt verwendeten Diamants als Abrasiv der Arbeitsschicht. Außerdem wurde die Bildung unerwünschter Ablagerungen von Eisencarbid- und Eisenoxid-Schichten auf den Halbleiterscheiben beobachtet. Es zeigte sich, dass hohe Schleifdrücke, um ein Selbstschärfen der stumpfen Arbeitsschicht durch druckinduzierten forcierten Verschleiß zu erzwingen, ungeeignet sind, da dann die Halbleiterscheiben verformt werden und der Vorteil des FFP zunichte gemacht wird. Außerdem führt der dann vermehrt auftretende Ausbruch ganzer Schleifkörner zu einer unerwünscht hohen Rauhigkeit und Schädigung der Halbleiterscheiben. Das Eigengewicht der Läuferscheibe führt zu unterschiedlich starker Abstumpfung von oberer und unterer Arbeitsschicht und damit zu unterschiedlicher Rauhigkeit und Schädigung von Vorder- und Rückseite der Halbleiterscheibe. Es zeigte sich, dass dann die Halbleiterscheibe unsymmetrisch wellig wird, also unerwünscht hohe Werte für „Bow" und „Warp" aufweist (strain-induced warpage).Furthermore, it has been found that, in particular when using the particularly preferred abrasive diamond, the rotor disc materials known in the prior art are subject to high wear and the generated abrasion impairs the cutting propensity (sharpness) of the working layer. This leads to an uneconomically short life of the carriers and makes frequent unproductive resharpening of the working layers necessary. It has also been found that carriers of metal alloys, in particular stainless steel, as used in the prior art during lapping and there have an advantageous low wear, are particularly unsuitable for carrying out the method according to the invention. For example, the known high solubility of carbon in iron / steel in (stainless) steel rotor discs leads to an immediate embrittlement and dulling of the diamond preferably used in the inventive method as an abrasive of the working layer. In addition, the formation of undesirable deposits of iron carbide and iron oxide layers on the semiconductor wafers was observed. It was found that high grinding pressures to force a self-sharpening of the dull working layer by pressure-induced forced wear, are unsuitable, since then the semiconductor wafers deformed who and the advantage of the FFP is nullified. In addition, the then increasingly occurring outbreak of whole abrasive grains leads to an undesirably high roughness and damage to the semiconductor wafers. The weight of the rotor disc leads to different degrees of dulling of upper and lower working layer and thus to different roughness and damage of the front and back of the semiconductor wafer. It turned out that the semiconductor wafer then becomes asymmetrically wavy, ie has undesirably high values for "bow" and "warp" (strain-induced warpage).

Aufgabetask

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Halbleiterscheiben bereitzustellen, die sich aufgrund ihrer Geometrie auch zur Herstellung von elektronischen Bauelementen mit sehr geringen Linienbreiten („design rules") eignen. Es stellte sich insbesondere die Aufgabe, Geometriefehler wie beispielsweise ein Dickenmaximum im Zentrum der Halbleiterscheibe verbunden mit einer stetig abnehmenden Dicke zum Rand der Scheibe hin, einen Randabfall oder ein lokales Dickenminimum im Zentrum der Halbleiterscheibe zu vermeiden.task The present invention is therefore to provide semiconductor wafers, which, due to their geometry, are also used to produce electronic Components with very small line widths ("design rules") suitable. In particular, it was the task of geometrical errors such as a thickness maximum in the center of the semiconductor wafer connected to a steadily decreasing thickness to the edge of the disc out, a marginal drop or a local minimum thickness in the center to avoid the semiconductor wafer.

Weiter stellte sich auch die Aufgabe, eine übermäßige Oberflächen-Rauhigkeit oder -Schädigung der Halbleiterscheibe zu vermeiden. Insbesondere bestand die Aufgabe darin, eine Halbleiterscheibe mit geringem Bow und Warp zu erzeugen.Further also set the task, an excessive Surface roughness or damage of the semiconductor wafer to avoid. In particular, the object was a semiconductor wafer with low bow and warp to produce.

Schließlich stellte sich die Aufgabe, das Schleifverfahren so zu verbessern, dass ein häufiges Auswechseln oder Wiederherstellen von Verschleißteilen vermieden wird, um einen wirtschaftlichen Betrieb zu ermöglichen.After all set itself the task to improve the grinding process so that a frequent replacement or restoration of Wear parts is avoided to an economical To enable operation.

Lösungsolution

Die Aufgabe wird gelöst durch ein erstes Verfahren zum gleichzeitigen beidseitigen Schleifen mehrerer Halbleiterscheiben, wobei jede Halbleiterscheibe frei beweglich in einer Aussparung einer von mehreren mittels einer Abwälzvorrichtung in Rotation versetzten Läuferscheiben liegt und dadurch auf einer zykloidischen Bahnkurve bewegt wird, wobei die Halbleiterscheiben zwischen zwei rotierenden ringförmigen Arbeitsscheiben Material abtragend bearbeitet werden, wobei jede Arbeitsscheibe eine Arbeitsschicht umfasst, die gebundenes Schleifmittel enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des zwischen den Arbeitsschichten gebildeten Arbeitsspalts während des Schleifens bestimmt wird und die Form der Arbeitsfläche mindestens einer Arbeitsscheibe mechanisch oder thermisch in Abhängigkeit von der gemessenen Geometrie des Arbeitsspalts so verändert wird, dass der Arbeitsspalt eine vorgegebene Form aufweist.The Task is solved by a first method for simultaneous double-sided grinding of multiple wafers, each wafer freely movable in a recess of one of several by means of a Rolling device in rotation offset carriers and thereby moved on a cycloidal trajectory, wherein the semiconductor wafers between two rotating annular Working discs are machined material removing, with each Working disk includes a working layer, the bonded abrasive contains, characterized in that the shape of the between The work gaps formed during the working shifts during the Grinding is determined and the shape of the work surface at least one working disk mechanically or thermally dependent so changed by the measured geometry of the working gap is that the working gap has a predetermined shape.

Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein zweites Verfahren zum gleichzeitigen beidseitigen Schleifen mehrerer Halbleiterscheiben, wobei jede Halbleiterscheibe frei beweglich in einer Aussparung einer von mehreren mittels einer Abwälzvorrichtung in Rotation versetzten Läuferscheiben liegt und dadurch auf einer zykloidischen Bahnkurve bewegt wird, wobei die Halbleiterscheiben zwischen zwei rotierenden ringförmigen Arbeitsscheiben Material abtragend bearbeitet werden, wobei jede Arbeitsscheibe eine Arbeitsschicht umfasst, die gebundenes Schleifmittel enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterscheiben während der Bearbeitung zeitweilig mit einem Teil ihrer Fläche den von den Arbeitsschichten begrenzten Arbeitsspalt verlassen, wobei das Maximum des Überlaufs in radialer Richtung mehr als 0% und höchstens 20% des Durchmessers der Halbleiterscheibe beträgt, wobei der Überlauf als die bezogen auf die Arbeitsscheiben in radialer Richtung gemessene Länge definiert ist, um die eine Halbleiterscheibe zu einem bestimmten Zeitpunkt während des Schleifens über den Innen- oder Außenrand des Arbeitsspalts hinaus steht.The Task is also solved by a second method for simultaneous two-sided grinding of several semiconductor wafers, wherein each semiconductor wafer is freely movable in a recess one of several by means of a rolling device in rotation staggered carrier discs and thus on a cycloidal Trajectory is moved, the semiconductor wafers between two rotating annular working discs erosive material be processed, with each working disk a working shift comprising bonded abrasives thereby characterized in that the semiconductor wafers during the Processing temporarily with a part of their area leave from the working shifts limited working gap, where the maximum of the overflow in the radial direction more than 0% and at most 20% of the diameter of the semiconductor wafer is, with the overflow as the relative to the working wheels measured in the radial direction length is defined to the one semiconductor wafer to a certain When grinding over the inside or outside edge of the working gap.

Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein drittes Verfahren zum gleichzeitigen beidseitigen Schleifen mehrerer Halbleiterscheiben, wobei jede Halbleiterscheibe frei beweglich in einer Aussparung einer von mehreren mittels einer Abwälzvorrichtung in Rotation versetzten Läuferscheiben liegt und dadurch auf einer zykloidischen Bahnkurve bewegt wird, wobei die Halbleiterscheiben zwischen zwei rotierenden ringförmigen Arbeitsscheiben Material abtragend bearbeitet werden, wobei jede Arbeitsscheibe eine Arbeitsschicht umfasst, die gebundenes Schleifmittel enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Läuferscheibe vollständig aus einem ersten Material besteht oder ein zweites Material der Läuferscheibe so mit einem ersten Material vollständig oder teilweise beschichtet ist, dass während des Schleifens nur das erste Material in mechanischen Kontakt mit der Arbeitsschicht gelangt und das erste Material keine die Schärfe des Schleifmittels reduzierende Wechselwirkung mit der Arbeitsschicht aufweist.The Problem is further solved by a third method for simultaneous two-sided grinding of several semiconductor wafers, wherein each semiconductor wafer is freely movable in a recess one of several by means of a rolling device in rotation staggered carrier discs and thus on a cycloidal Trajectory is moved, the semiconductor wafers between two rotating annular working discs erosive material be processed, with each working disk a working shift comprising bonded abrasives thereby characterized in that the rotor disc completely consists of a first material or a second material of the Rotor disc so with a first material completely or Partially coated is that during grinding only the first material in mechanical contact with the working layer and the first material does not affect the sharpness of the abrasive having reducing interaction with the working layer.

Jedes einzelne der vorgenannten Verfahren ist geeignet, eine Halbleiterscheibe mit deutlich verbesserten Eigenschaften herzustellen.Each of the above methods is suitable for a semiconductor wafer with verbes verbes serten properties.

Eine Kombination von zwei der drei oder besonders bevorzugt aller drei vorgenannten Verfahren ist darüber hinaus geeignet, eine Halbleiterscheibe mit besonders deutlich verbesserten Eigenschaften herzustellen.A Combination of two of the three or most preferably all three The above method is also suitable, a Semiconductor wafer with particularly improved properties manufacture.

Kurzbeschreibung der FigurenBrief description of the figures

1 zeigt eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung in perspektivischer Ansicht. 1 shows a device suitable for carrying out the method according to the invention in a perspective view.

2 zeigt eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung in Aufsicht auf die untere Arbeitsscheibe. 2 shows a device suitable for carrying out the method according to the invention in a plan view of the lower working disk.

3 zeigt das Prinzip eines erfindungsgemäß veränderten Arbeitsspaltes zwischen den Arbeitsscheiben einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Vorrichtung. 3 shows the principle of an inventively modified working gap between the working wheels of a device suitable for carrying out the method according to the invention.

4 zeigt Radialprofile des von den beiden Arbeitsscheiben einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Vorrichtung gebildeten Arbeitsspaltes für verschiedene Temperaturen. 4 shows radial profiles of the work disc formed by the two working wheels of a device suitable for carrying out the method according to the invention for different temperatures.

5 zeigt die kumulative Häufigkeitsverteilung des TTV von Halbleiterscheiben, die mit erfindungsgemäß verändertem Arbeitsspalt bearbeitet wurden, im Vergleich zur Geometrieverteilung von Halbleiterscheiben, die mit nicht erfindungsgemäß verändertem Arbeitsspalt bearbeitet wurden. (TTV = total thickness variation; Differenz aus größter und kleinster Dicke der Halbleiterscheibe) 5 shows the cumulative frequency distribution of the TTV of semiconductor wafers, which were processed with inventively modified working gap, in comparison to the geometry distribution of semiconductor wafers, which were processed with non-inventively modified working gap. (TTV = total thickness variation, difference of the largest and smallest thickness of the semiconductor wafer)

6 zeigt die während der Bearbeitung gemessene Klaffung des Arbeitsspaltes, der erfindungsgemäß durch Regelung der Arbeitsscheibenform annähernd konstant gehalten wurde, sowie resultierende Oberflächentemperaturen an verschiedenen Stellen im Arbeitsspalt. (Klaffung = Differenz aus der Weite des Arbeitsspalts nahe dem Innenrand der Arbeitsscheibe und nahe am Außenrand der Arbeitsscheibe.) 6 shows the measured during processing gap of the working gap, which was held according to the invention by controlling the working disk shape approximately constant, and resulting surface temperatures at different locations in the working gap. (Gap = difference from the width of the working gap near the inner edge of the working disk and close to the outer edge of the working disk.)

7 zeigt die während der Bearbeitung gemessene Klaffung des Arbeitsspaltes, der nicht erfindungsgemäß während der Bearbeitung geregelt wurde, sowie die sich ändernden Temperaturen an verschiedenen Orten des Arbeitsspalts. 7 shows the measured during processing gap of the working gap, which was not regulated according to the invention during processing, as well as the changing temperatures at different locations of the working gap.

8 zeigt das Dickenprofil einer Halbleiterscheibe, die mit einem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitet wurde, bei dem die Halbleiterscheibe während der Bearbeitung zeitweilig teilflächig den Arbeitsspalt verlässt. 8th shows the thickness profile of a semiconductor wafer, which has been processed by a method according to the invention, in which the semiconductor wafer temporarily leaves the working gap over part of the surface during processing.

9 zeigt das Dickenprofil einer Halbleiterscheibe, die mit einem nicht erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitet wurde, bei dem die Halbleiterscheibe während der gesamten Bearbeitung vollflächig im Arbeitsspalt verbleibt. 9 shows the thickness profile of a semiconductor wafer, which has been processed by a non-inventive method in which the semiconductor wafer remains throughout the entire surface in the working gap.

10 zeigt das Dickenprofil einer Halbleiterscheibe, die mit einem nicht erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitet wurde, bei dem die Halbleiterscheibe während der Bearbeitung zeitweilig teilflächig, jedoch mit einem zu großen Flächenbereich den Arbeitsspalt verlässt. 10 shows the thickness profile of a semiconductor wafer, which has been processed by a method not according to the invention, in which the semiconductor wafer temporarily leaves the working gap over part of the surface during processing, but with an excessively large surface area.

11 zeigt die mittleren Raten des Materialabtrags von Halbleiterscheiben während aufeinander folgender Bearbeitungsfahrten mit einem erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem erfindungsgemäße Läuferscheiben verwendet wurden. 11 shows the average rates of material removal of semiconductor wafers during successive processing runs with a method according to the invention, were used in the carrier according to the invention.

12 zeigt die mittleren Abtragsraten aus aufeinander folgenden Bearbeitungsläufen mit einem nicht erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem nicht erfindungsgemäße Läuferscheiben verwendet wurden. 12 shows the average removal rates from successive processing runs with a method not according to the invention, in which non-inventive carriers were used.

13 zeigt den Warp einer Halbleiterscheibe, die mit einem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitet wurde, im Vergleich zu einer Halbleiterscheibe, die mit einem nicht erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitet wurde. 13 shows the warp of a semiconductor wafer, which was processed by a method according to the invention, in comparison to a semiconductor wafer which has been processed by a method not according to the invention.

14 zeigt die Oberflächen-Schädigungstiefe („sub-surface damage", SSD) von Vorder- und Rückseite einer Halbleiterscheibe, die mit einem erfindungsgemäßen Verfahren mit gleichartigem Materialabtrag durch die beiden Arbeitsschichten der Vorrichtung bearbeitet wurden im Vergleich zu einer nicht erfindungsgemäß bearbeiteten Scheibe mit ungleichem Materialabtrag. 14 shows the surface damage depth ("sub-surface damage", SSD) of the front and back of a semiconductor wafer, which were processed by a method according to the invention with the same material removal by the two working layers of the device compared to a non erfindungsge machined disc with uneven material removal.

15 zeigt die Oberflächen-Rauhigkeit von Vorder- und Rückseite einer Halbleiterscheibe, die mit einem erfindungsgemäßen Verfahren mit gleichartigem Materialabtrag durch die beiden Arbeitsschichten der Vorrichtung bearbeitet wurde im Vergleich zu einer nicht erfindungsgemäß bearbeiteten Scheibe mit ungleichem Materialabtrag. 15 shows the surface roughness of the front and back of a semiconductor wafer, which was processed by a method according to the invention with the same removal of material through the two working layers of the device compared to a non-inventively processed disc with uneven material removal.

16 zeigt Diametralschnitte des Dickenprofils einer Halbleiterscheibe, die mit einem erfindungsgemäßen Verfahren mit geregeltem Arbeitsspalt bearbeitet wurde. 16 shows diametral sections of the thickness profile of a semiconductor wafer, which has been processed by a method according to the invention with controlled working gap.

17 zeigt Diametralschnitte des Dickenprofils einer Halbleiterscheibe, die mit einem nicht erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitet mit ungeregeltem Arbeitsspalt bearbeitet wurde. 17 shows diametral sections of the thickness profile of a semiconductor wafer, which was processed by a method not according to the invention processed with unregulated working gap.

18 zeigt die Abnutzungsrate der Läuferscheiben im „beschleunigten Verschleißtest" für verschiedene getestete Materialien. 18 shows the wear rate of the carriers in the "accelerated wear test" for different materials tested.

19 zeigt das Verhältnis aus Materialabtrag von der Halbleiterscheibe und Abnutzung der Läuferscheibe im „beschleunigten Verschleißtest" für verschiedene getestete Materialien der Läuferscheiben. 19 shows the ratio of material removal from the wafer and wear of the rotor in the "accelerated wear test" for different tested materials of the rotor discs.

20 zeigt die relative Veränderung der Schnittfreudigkeit der Arbeitsschicht mit der Bearbeitungsdauer im „beschleunigten Verschleißtest" für verschiedene getestete Materialien der Läuferscheiben. 20 Figure 12 shows the relative change in working layer chop length with "accelerated wear test" processing time for various materials of the rotor disks tested.

21 zeigt Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer einlagiger Läuferscheiben (Vollmaterial). 21 shows embodiments of inventive single-layer carriers (solid material).

22 zeigt Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer mehrlagiger Läuferscheiben mit Voll- oder Teilbeschichtung. 22 shows embodiments of inventive multi-layer carrier wheels with full or partial coating.

23 zeigt Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Läuferscheiben mit teilflächiger Beschichtung in Form einer oder mehrerer „Noppen" oder länglicher „Riegel". 23 shows embodiments of inventive carriers with partial coating in the form of one or more "knobs" or elongated "bar".

24 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Läuferscheibe, umfassend einen verzahnten Außenring und einen Einsatz. 24 shows an embodiment of a carrier according to the invention, comprising a toothed outer ring and an insert.

25 zeigt das Prinzip der erfindungsgemäßen Verstellung der Form einer Arbeitsscheibe durch Einwirkung symmetrischer, radialer Kräfte. 25 shows the principle of the invention adjustment of the shape of a working disk by the action of symmetrical radial forces.

26 zeigt das Prinzip der erfindungsgemäßen Regelung der Geometrie des Arbeitsspalts durch Kombination einer schnellen Regelung der Temperatur im Arbeitsspalt und einer langsamen Regelung der Form der Arbeitsscheibe. 26 shows the principle of the regulation of the geometry of the working gap according to the invention by combining a rapid control of the temperature in the working gap and a slow control of the shape of the working disk.

11
obere Arbeitsscheibeupper working disk
44
untere Arbeitsscheibelower working disk
77
innerer Antriebskranzinternal drive rim
99
äußerer Antriebskranzouter drive rim
1111
obere Arbeitsschichtupper work shift
1212
untere Arbeitsschichtlower work shift
1313
Läuferscheiberotor disc
1414
Aussparung zur Aufnahme der Halbleiterscheiberecess for receiving the semiconductor wafer
1515
HalbleiterscheibeSemiconductor wafer
1616
Mittelpunkt der HalbleiterscheibeFocus the semiconductor wafer
1717
Teilkreis Mittelpunkt Läuferscheibe in Abwälzvorrichtungpitch circle Center of rotor disc in rolling device
1818
Aufpunkt auf Halbleiterscheibereference point on semiconductor wafer
1919
Bahnkurve eines Aufpunkts auf der Halbleiterscheibetrajectory a point on the semiconductor wafer
2121
Mittelpunkt der LäuferscheibeFocus the rotor disk
2222
Mittelpunkt der AbwälzvorrichtungFocus the rolling device
2323
Stellelement zur Scheibenverformungactuator for disc deformation
3030
Arbeitsspaltworking gap
30a30a
Weite des Arbeitsspalts außenwidth of the working gap outside
30b30b
Weite des Arbeitsspalts innenwidth of the working space inside
3434
Bohrungen zur Zuführung von Betriebsmitteldrilling for the supply of resources
3535
Messvorrichtung Arbeitsspalttemperatur (innen)measuring device Working gap temperature (inside)
3636
Messvorrichtung Arbeitsspalttemperatur (außen)measuring device Working gap temperature (outside)
3737
Messvorrichtung Arbeitsspaltweite (innen)measuring device Working gap (inside)
3838
Messvorrichtung Arbeitsspaltweite (außen)measuring device Working gap (outside)
3939
TTV-Verteilung (mit kontrolliertem Arbeitsspalt bearbeitet)TTV distribution (machined with controlled working gap)
4040
TTV-Verteilung (mit unkontrolliertem Arbeitsspalt)TTV distribution (with uncontrolled working gap)
4141
Arbeitsspaltdifferenz während BearbeitungWorking gap difference while editing
4242
Temperatur im Arbeitsspalt außentemperature in the working gap outside
4343
Temperatur im Arbeitsspalt innentemperature in the working space inside
4444
Temperatur im Arbeitsspalt Mittetemperature in the middle of the work gap
4545
Dickenprofil nach Bearbeitung mit Überlaufthickness profile after processing with overflow
4646
Dickenprofil nach Bearbeitung ohne Überlaufthickness profile after processing without overflow
4747
Randabfall nach Bearbeitung ohne Überlaufbleed after processing without overflow
4848
Abtragsrate mit Schärfe unbeeinträchtigender Läuferscheiberemoval rate with sharpness unimpaired rotor disc
4949
Abtragsrate mit Schärfe reduzierender Läuferscheiberemoval rate with sharpness reducing rotor disc
5050
Dickenprofil in Richtung Notchthickness profile in the direction of Notch
5151
Dickenprofil 45° zum Notchthickness profile 45 ° to Notch
5252
mittleres Dickenprofilaverage thickness profile
5353
Dickenprofil 135° zum Notchthickness profile 135 ° to Notch
5454
Warp nach asymmetrischem MaterialabtragWarp after asymmetric material removal
5555
Warp nach symmetrischem MaterialabtragWarp after symmetrical material removal
5656
Einkerbung bei übermäßigem Überlaufnotch with excessive overflow
5757
Temperatur in oberer Arbeitsscheibe (Volumen)temperature in upper working disk (volume)
5858
Rauhigkeit/Schädigung nach symmetrischem MaterialabtragRoughness / damages after symmetrical material removal
5959
Rauhigkeit/Schädigung nach asymmetrischem MaterialabtragRoughness / damages after asymmetric material removal
6565
Dickenprofil 90° zum Notchthickness profile 90 ° to Notch
6666
Balligkeit bei unkontrolliertem Arbeitsspaltcrown at uncontrolled working gap
6767
Material-Bezugszeichen der LäuferscheibeMaterial reference numeral the rotor disk
6868
Verschleißrate der Läuferscheibenwear rate the rotor discs
6969
Verhältnis aus Materialabtrag der Halbleiterscheibe und Verschleiß der Läuferscheiberelationship from material removal of the semiconductor wafer and wear of the rotor disc
7070
Schnittfreudigkeit der Arbeitsschicht nach 10 mincutting capacity the work shift after 10 min
7171
Schnittfreudigkeit der Arbeitsschicht nach 30 mincutting capacity working shift after 30 min
7272
Schnittfreudigkeit der Arbeitsschicht nach 60 mincutting capacity working shift after 60 min
7373
Schnittfreudigkeit der Arbeitsschicht nach 10 bis 60 mincutting capacity the work shift after 10 to 60 min
7474
zeitliche Entwicklung der Schnittfreudigkeit der Arbeitsschicht (unvollständig)time Development of the cutting ability of the working shift (incomplete)
7575
Außenverzahnung der Läuferscheibeexternal teeth the rotor disk
7676
Aussparung in der Läuferscheiberecess in the rotor disk
7777
Auskleidung der Öffnung zur Aufnahme der Halbleiterscheibelining the opening for receiving the semiconductor wafer
7878
Verzahnung zur formschlüssigen Verbindung von Auskleidung und Läuferscheibegearing for the positive connection of lining and rotor disc
79a79a
vorderseitige Beschichtung der Läuferscheibefront Coating of the rotor disc
79b79b
rückseitige Beschichtung der Läuferscheiberear Coating of the rotor disc
8080
freigelassener Rand in der Beschichtung der Läuferscheibefreed Edge in the coating of the rotor disc
8181
teilflächige Beschichtung der Läuferscheibe in Form einer runden „Noppe"partial-area Coating of the rotor disc in the form of a round "knob"
8282
teilflächige Beschichtung der Läuferscheibe in Form eines länglichen „Riegels"partial-area Coating of the rotor disk in the form of an elongated "bolt"
8383
Verklebung der teilflächigen Beschichtung mit der Läuferscheibebonding the partial coating with the rotor disc
8484
durchgehende, formschlüssige teilflächige Beschichtung der Läuferscheibecontinuous, positive partial coating of the rotor disc
8585
verstemmte (vernietete) durchgehende teilflächige Beschichtung der Läuferscheibecaulked (riveted) continuous partial coating of the rotor disc
8686
verzahnter Außenring der Läuferscheibetoothed Outer ring of the rotor disc
8787
Einsatz der Läuferscheibecommitment the rotor disk
9090
Messgröße innerer Spaltmesssensormeasurand internal gap measuring sensor
9191
Messgröße äußerer SpaltmesssensorMeasured outside Gap measuring sensor
9292
Differenzglied Abstandssignaldifferential element distance signal
9393
Regelglied Spaltverstellungcontrol element gap adjustment
9494
Stellgröße Spaltverstellungmanipulated variable gap adjustment
9595
Messgröße innerer Temperatursensormeasurand internal temperature sensor
9696
Messgröße äußerer TemperatursensorMeasured outside temperature sensor
9797
Differenzglied Temperatursignaldifferential element temperature signal
9898
Regelglied Spalttemperaturverstellungcontrol element Cleavage temperature adjustment
9999
Stellgröße Spalttemperaturverstellungmanipulated variable Cleavage temperature adjustment
AA
relative Abnutzungsrate der Läuferscheiberelative Wear rate of the carrier
ASRASR
Arbeitsscheiben-RadiusWorking wheel radius
DD
Dickethickness
FF
Kraftforce
GG
Verhältnis aus Materialabtrag der Halbleiterscheibe und Abnutzung der Läuferscheibe („G-Faktor")relationship From material removal of the semiconductor wafer and wear of the rotor disc ( "G-factor")
HH
Häufigkeit (bei kumulierter Verteilung)frequency (cumulative distribution)
MARMAR
mittlere Abtragsratemiddle removal rate
RR
Radius (der Halbleiterscheibe)radius (the semiconductor wafer)
RGRG
relative Spaltweite (relative gap)relative Gap width (relative gap)
RMSRMS
root-mean-square; Rauhigkeitroot-mean-square; roughness
SS
relative Schnittfreudigkeit der Arbeitsschichtrelative Cutting ability of the working shift
SSDSSD
sub-surface damage (oberflächennahe Schädigung)sub-surface damage (near-surface damage)
tt
Zeit (time)Time (Time)
TT
Temperaturtemperature
TTVTTV
total thickness variationtotal thickness variation
WW
warp (Welligkeit)warp (Ripple)

Beschreibung einer Vorrichtung, die sich zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren eignetDescription of a device that is for carrying out the inventive Method is suitable

1 zeigt die wesentlichen Elemente einer Vorrichtung nach dem Stand der Technik, die zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren geeignet ist. Dargestellt ist die Prinzipskizze einer Zweischeiben-Maschine zur Bearbeitung von scheibenförmigen Werkstücken wie Halbleiterscheiben, wie sie beispielsweise in DE10007390A1 offenbart ist, in perspektivischer Ansicht (1) und in Aufsicht auf die untere Arbeitsscheibe (2). 1 shows the essential elements of a device according to the prior art, which is suitable for carrying out the method according to the invention. Shown is the schematic diagram of a two-disc machine for processing disc-shaped workpieces such as semiconductor wafers, as they are for example in DE10007390A1 is disclosed in perspective view ( 1 ) and in view of the lower working disk ( 2 ).

Eine derartige Vorrichtung besteht aus einer oberen 1 und einer unteren Arbeitsscheibe 4 und einer aus einem inneren 7 und einem äußeren Zahnkranz 9 gebildeten Abwälzvorrichtung, in die Läuferscheiben 13 eingelegt sind. Die Arbeitsscheiben einer derartigen Vorrichtung sind ringförmig. Die Läuferscheiben besitzen Aussparungen 14, die die Halbleiterscheiben 15 aufnehmen. Die Aussparungen sind in der Regel so angeordnet, dass die Mittelpunkte 16 der Halbleiterscheiben mit einer Exzentrizität e zur Mitte 21 der Läuferscheibe liegen.Such a device consists of an upper one 1 and a lower working disk 4 and one from an inner one 7 and an outer sprocket 9 formed rolling device, in the rotor discs 13 are inserted. The working wheels of such a device are annular. The carriers have recesses 14 holding the semiconductor wafers 15 take up. The recesses are usually arranged so that the midpoints 16 of the semiconductor wafers with an eccentricity e to the center 21 the rotor disc lie.

Bei der Bearbeitung rotieren die Arbeitsscheiben 1 und 4 und die Zahnkränze 7 und 9 mit Drehzahlen no, nu, ni und na konzentrisch um den Mittelpunkt 22 der gesamten Vorrichtung (Vierwege-Antrieb). Dadurch laufen die Läuferscheiben einerseits auf einem Teilkreis 17 um den Mittelpunkt 22 um und vollführen andererseits gleichzeitig eine Eigenrotation um ihre jeweiligen Mittelpunkte 21. Für einen beliebigen Aufpunkt 18 einer Halbleiterscheibe resultiert bezüglich der unteren Arbeitscheibe 4 bzw. Arbeitsschicht 12 eine charakteristische Bahnkurve 19 (Kinematik), die als Trochoide bezeichnet wird. Unter einer Trochoide versteht man die Allgemeinheit aller regulären, verkürzten oder verlängerten Epi- oder Hypozykloiden.During machining, the working disks rotate 1 and 4 and the sprockets 7 and 9 with speeds n o , n u , n i and n a concentric about the center 22 the entire device (four-way drive). As a result, the carriers run on the one hand on a pitch circle 17 around the center 22 On the other hand, at the same time, they perform a self-rotation around their respective centers 21 , For any point of reference 18 a semiconductor wafer results with respect to the lower working disk 4 or working shift 12 a characteristic trajectory 19 (Kinematics), which is called trochoid. A trochoid is the generality of all regular, shortened or extended epi- or hypocycloids.

Obere 1 und untere Arbeitsscheibe 4 tragen Arbeitsschichten 11 und 12, die gebundenes Schleifmittel enthalten. Geeignete Arbeitsschichten beschreibt beispielsweise US6007407 . Die Arbeitsschichten sind vorzugsweise so ausgestaltet, dass sie schnell montiert oder demontiert werden können. Der zwischen den Arbeitsschichten 11 und 12 gebildete Zwischenraum wird als Arbeitsspalt 30 bezeichnet, in dem sich die Halbleiterscheiben während der Bearbeitung bewegen. Der Arbeitsspalt ist durch eine vom Ort (insbesondere von der radialen Position) abhängige, senkrecht zu den Oberflächen der Arbeitsschichten gemessene Weite gekennzeichnet.Upper 1 and lower working disk 4 wear working shifts 11 and 12 containing bonded abrasive. Suitable working layers, for example, describes US6007407 , The working layers are preferably designed so that they can be quickly assembled or disassembled. The one between the working shifts 11 and 12 formed gap is called a working gap 30 in which the semiconductor wafers move during processing. The working gap is characterized by a width which is dependent on the location (in particular on the radial position) and measured perpendicularly to the surfaces of the working layers.

Mindestens eine Arbeitsscheibe, beispielsweise die obere 1, enthält Bohrungen 34, durch die dem Arbeitsspalt 30 Betriebsmittel zugeführt werden können, beispielsweise ein Kühlschmiermittel.At least one working disk, for example the upper one 1 , contains holes 34 through the work gap 30 Operating resources can be supplied, for example, a cooling lubricant.

Zur Durchführung des ersten erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorzugsweise mindestens eine der beiden Arbeitsscheiben, beispielsweise die obere, mit mindestens zwei Messvorrichtungen 37 und 38 ausgestattet, von denen vorzugsweise eine (37) möglichst nah am inneren Rand der ringförmigen Arbeitsscheibe und eine (38) möglichst nah am äußeren Rand der Arbeitsscheibe angeordnet sind und die eine berührungslose Messung des jeweiligen lokalen Abstandes der Arbeitsscheiben vornehmen.To carry out the first method according to the invention, at least one of the two working disks, for example the upper one, is preferably provided with at least two measuring devices 37 and 38 of which preferably one ( 37 ) as close as possible to the inner edge of the annular working disk and a ( 38 ) are arranged as close to the outer edge of the working disk and make a non-contact measurement of the respective local distance of the working wheels.

Derartige Vorrichtungen sind im Stand der Technik bekannt und beispielsweise in DE102004040429A1 offenbart.Such devices are known in the art and for example in DE102004040429A1 disclosed.

Für eine besonders bevorzugte Ausführung des ersten erfindungsgemäßen Verfahrens ist mindestens eine der beiden Arbeitsscheiben, beispielsweise die obere, zusätzlich mit mindestens zwei Messvorrichtungen 35 und 36 ausgestattet, von denen vorzugsweise eine (35) möglichst nah am inneren Rand der ringförmigen Arbeitsscheibe und eine (36) möglichst nah am äußeren Rand der Arbeitsscheibe angeordnet sind und die eine Messung der Temperatur am jeweiligen Ort innerhalb des Arbeitsspaltes vornehmen.For a particularly preferred embodiment of the first method according to the invention, at least one of the two working disks, for example the upper one, is additionally provided with at least two measuring devices 35 and 36 of which preferably one ( 35 ) as close as possible to the inner edge of the annular working disk and a ( 36 ) are arranged as close to the outer edge of the working disk and make a measurement of the temperature at the respective location within the working gap.

Nach dem Stand der Technik enthalten die Arbeitsscheiben derartiger Vorrichtungen in der Regel eine Vorrichtung zum Einstellen einer Arbeitstemperatur. Beispielsweise sind die Arbeitsscheiben mit einem Kühllabyrinth versehen, das von einem mittels Thermostaten temperierten Kühlmittel, beispielsweise Wasser, durchflossen wird. Eine geeignete Vorrichtung offenbart beispielsweise DE19937784A1 . Es ist bekannt, dass sich die Form einer Arbeitsscheibe verändert, wenn sich deren Temperatur ändert.In the prior art, the working wheels of such devices usually include a device for setting a working temperature. For example, the working disks are provided with a cooling labyrinth, which is flowed through by a thermostat tempered coolant, such as water. For example, a suitable device is disclosed DE19937784A1 , It is known that the shape of a working disk changes as its temperature changes.

Im Stand der Technik sind weiterhin Vorrichtungen bekannt, mit denen sich die Form einer oder beider Arbeitsscheiben und damit das Profil des Arbeitsspaltes zwischen den Arbeitsscheiben gezielt verändern lässt, indem radiale Kräfte symmetrisch auf die dem Arbeitsspalt abgewandte Seite der Arbeitsscheibe wirken. So offenbart DE19954355A1 ein Verfahren, bei dem diese Kräfte über die thermische Ausdehnung eines Stellelementes erzeugt werden, welches durch eine Temperiereinrichtung beheizt oder gekühlt werden kann. Eine andere Möglichkeit zur gezielten Verformung einer oder beider Arbeitsscheiben kann beispielsweise darin bestehen, die erforderlichen radialen Kräfte F mittels einer mechanisch hydraulischen Verstelleinrichtung zu erzeugen. Durch eine Änderung des Drucks in einer solchen hydraulischen Verstelleinrichtung kann die Form der Arbeitsscheibe und damit die Form des Arbeitsspalts verändert werden. Anstelle der hydraulischen Verstelleinrichtung können aber auch piezoelektrische (Piezo-Kristalle) oder magnetostriktive (stromdurchflossene Spulen) oder elektrodynamische Stellelemente („voice coil actuator") verwendet werden. In diesem Fall erfolgt die Veränderung der Form des Arbeitsspalts dadurch, dass die elektrische Spannung oder der elektrische Strom in den Stellelementen beeinflusst wird.In the prior art devices are still known with which the shape of one or both working disks and thus the profile of the working gap between the working disks can be selectively changed by radial forces acting symmetrically on the working gap facing away from the working disk. So revealed DE19954355A1 a method in which these forces are generated via the thermal expansion of an actuating element which can be heated or cooled by a tempering device. Another possibility for targeted deformation of one or both working disks can be, for example, to generate the required radial forces F by means of a mechanically hydraulic adjusting device. By changing the pressure in such a hydraulic adjusting the shape of the working disk and thus the shape of the working gap can be changed. Instead of the hydraulic adjusting device, however, it is also possible to use piezoelectric (piezo crystals) or magnetostrictive (current-carrying coils) or electrodynamic adjusting elements ("voice coil actuators." In this case, the change in the shape of the working gap takes place in that the electric voltage or electric current is influenced in the control elements.

25a und 25b zeigen schematisch, wie die Form des Arbeitsspaltes 30 verändert werden kann, indem eine Verstellvorrichtung 23 auf die obere Arbeitsscheibe 1 wirkt und diese verformt. 25a and 25b show schematically how the shape of the working nip 30 can be changed by an adjusting device 23 on the upper working disk 1 acts and this deformed.

Mit solchen Vorrichtungen lassen sich insbesondere gezielt konvexe oder konkave Verformungen der Arbeitsscheibe einstellen. Diese sind besonders gut geeignet, den unerwünschten Verformungen des Arbeitsspaltes durch die Wechsellasten während der Bearbeitung entgegenzuwirken. Derartige konkave (links) und konvexe (rechts) Verformungen der Arbeitsscheiben sind als Prinzipskizze in 4 verdeutlicht. 30a bezeichnet die Weite des Arbeitsspalts 30 nahe dem Innenrand der ringförmigen Arbeitsscheibe und 30b die Weite des Arbeitsspalts nahe dem Außenrand der Arbeitsscheibe.With such devices can be adjusted specifically specifically convex or concave deformations of the working disk. These are particularly well suited to counteract the undesirable deformations of the working gap by the alternating loads during processing. Such concave (left) and convex (right) deformations of the working wheels are shown as a schematic diagram in 4 clarified. 30a denotes the width of the working gap 30 near the inner edge of the annular working disk and 30b the width of the working gap near the outer edge of the working disk.

Beschreibung des ersten erfindungsgemäßen VerfahrensDescription of the first invention process

Gemäß dem ersten erfindungsgemäßen Verfahren wird die Form des zwischen den Arbeitsschichten gebildeten Arbeitsspalts während des Schleifens bestimmt und die Form der Arbeitsfläche mindestens einer Arbeitsscheibe mechanisch oder thermisch in Abhängigkeit von der gemessenen Geometrie des Arbeitsspalts so verändert, dass der Arbeitsspalt eine vorgegebene Form aufweist. Vorzugsweise wird die Form des Arbeitsspalts so geregelt, dass das Verhältnis der Differenz zwischen der maximalen und der minimalen Weite des Arbeitsspalts zur Breite der Arbeitsscheiben zumindest während der letzten 10% des Materialabtrags höchstens 50 ppm beträgt. Unter dem Begriff „Breite der Arbeitsscheiben" ist deren Ringbreite in radialer Richtung zu verstehen. Falls nicht die gesamte Fläche der Arbeitsscheiben mit einer Arbeitsschicht belegt ist, ist unter dem Begriff „Breite der Arbeitsscheiben" die Ringbreite der mit Arbeitsschicht belegten Fläche der Arbeitsscheiben zu verstehen. „Zumindest während der letzten 10% des Materialabtrags" bedeutet, dass die Bedingung „höchstens 50 ppm" während der letzten 10 bis 100% des Materialabtrags erfüllt ist. Diese Bedingung kann erfindungsgemäß also auch während des gesamten Schleifverfahrens erfüllt sein. „Höchstens 50 ppm" bedeutet einen Wert im Bereich von 0 ppm bis 50 ppm. 1 ppm ist gleichbedeutend mit der Zahl 10–6.According to the first method of the invention, the shape of the working gap formed between the working layers is determined during grinding and the shape of the working surface of at least one working disk mechanically or thermally changed depending on the measured geometry of the working gap, that the working gap has a predetermined shape. Preferably, the shape of the working gap is controlled so that the ratio of the difference between the maximum and the minimum width of the working gap to the width of the working wheels at least during the last 10% of the material removal is at most 50 ppm. The term "width of the working disks" is understood to mean their ring width in the radial direction. If the entire surface of the working disks is not covered by a working layer, the term "width of the working disks" should be understood to mean the annular width of the working disk surface of the working disks , "At least during the last 10% of the material removal" means that the condition "at the most 50 ppm" during the last 10 to 100% of the material removal is fulfilled. This condition can therefore also be fulfilled according to the invention during the entire grinding process. "At most 50 ppm" means a value in the range of 0 ppm to 50 ppm. 1 ppm is equivalent to the number 10 -6 .

Vorzugsweise wird während des Schleifens der Spaltverlauf fortwährend mittels mindestens zweier in mindestens eine der Arbeitsscheiben eingebauter berührungsloser Abstandsmesssensoren gemessen und durch Maßnahmen zur gezielten Verformung mindestens einer der beiden Arbeitsscheiben ständig so nachgeregelt, dass trotz während der Bearbeitung eingetragener thermischer Wechsellast, die bekanntermaßen eine unerwünschte Verformung der Arbeitsscheiben bewirkt, stets ein gewünschter Arbeitsspaltverlauf erhalten wird.Preferably During grinding, the gap progression continues by means of at least two in at least one of the working wheels built-in non-contact distance measuring sensors measured and by means of targeted deformation at least one of the two working disks constantly readjusted, that despite registered during processing thermal Wechsellast, which is known to be an undesirable Deformation of the working wheels always produces a desired one Work gap course is obtained.

In einer bevorzugten Ausführungsform des ersten erfindungsgemäßen Verfahrens werden die oben beschriebenen Kühllabyrinthe in den Arbeitsscheiben zur Regelung der Arbeitsscheibenform verwendet. Es wird zunächst das Radialprofil des Arbeitsspaltes im Ruhezustand der verwendeten Schleifvorrichtung für mehrere Temperaturen der Arbeitsscheiben bestimmt. Dazu wird beispielsweise die obere Arbeitsscheibe mit drei identischen Endmaßen an fixen Punkten und unter fixer Auflast auf nominell gleichmäßigen Abstand zur unteren Arbeitsscheibe gebracht und das Radialprofil des resultierenden Spalts zwischen den Arbeitsscheiben beispielsweise mit einem Mikrometertaster bestimmt. Dies wird für verschiedene Temperaturen des Kühlkreislaufes der Arbeitsscheiben durchgeführt. Auf diese Weise erhält man eine Charakterisierung der Formveränderung der Arbeitsscheiben und des Arbeitsspaltes in Abhängigkeit der Temperatur.In a preferred embodiment of the first method according to the invention, the above described cooling labyrinths used in the working wheels for regulating the working disk shape. It is first determined the radial profile of the working gap in the idle state of the grinding device used for several temperatures of the working wheels. For this purpose, for example, the upper working disk is brought with three identical final dimensions at fixed points and under a fixed load on nominally uniform distance to the lower working disk and determines the radial profile of the resulting gap between the working wheels, for example, with a micrometer. This is done for different temperatures of the cooling circuit of the working wheels. In this way one obtains a characterization of the change in shape of the working disks and the working gap as a function of the temperature.

Während der Bearbeitung wird dann durch kontinuierliche Messung mit den berührungslosen Abstandsmesssensoren eine etwaige Änderung des radialen Arbeitsspaltprofils bestimmt und durch gezielte Änderung der Arbeitsscheiben-Temperierung nach Maßgabe der bekannten Temperaturcharakteristik so gegengeregelt, dass der Arbeitsspalt stets das gewünschte Radialprofil beibehält. Dies geschieht beispielsweise, indem die Vorlauftemperatur der Thermostaten für die Kühllabyrinthe der Arbeitsscheiben während der Bearbeitung gezielt geändert wird.While The processing is then performed by continuous measurement with the contactless distance measuring sensors a possible change the radial working gap profile determined by targeted change the working disk temperature control in accordance with the known Temperature characteristic so counteracted that the working gap always maintains the desired radial profile. This happens, for example, by the flow temperature of the thermostats for the cooling labyrinths of working disks during the editing is changed specifically.

Diesem ersten erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Beobachtung zugrunde, dass während der Bearbeitung stets eine ungewünschte Formveränderung des Arbeitsspalts auftritt, die sich mit Maßnahmen gemäß dem Stand der Technik wie beispielsweise einer konstanten Arbeitsscheibentemperierung nicht vermeiden lassen. Eine solche unerwünschte Spaltänderung wird beispielsweise durch den Eintrag thermischer Wechsellasten während der Bearbeitung bewirkt. Dies kann die während des Materialabtrags bei der Bearbeitung am Werkstück verrichtete Spanarbeit sein, die je nach Bearbeitungsfortschritt mit dem variierenden Schärfezustand des Schleifwerkzeugs schwankt. Auch treten mechanische Verformungen der Arbeitsscheiben infolge der in der Regel während der Bearbeitung gewählten verschiedenen Bearbeitungsdrücke (Auflast der oberen Arbeitsscheibe) und auch durch variierendes Taumeln der Arbeitsscheibe bei verschiedenen Bearbeitungsgeschwindigkeiten (Kinematik) auf. Ein weiteres Beispiel für variierende Bearbeitungsbedingungen, die zu einer unerwünschten Verformung der Arbeitsscheiben führen, sind chemische Reaktionsenergien bei Zugabe bestimmter Betriebsmittel in den Arbeitsspalt. Schließlich führen die Verlustleistungen der Vorrichtungsantriebe selbst zu fortwährend veränderlichen Betriebsbedingungen.this first method of the invention is the observation underlying that is always an undesirable while editing Form change of the working gap occurs, which coincides with Measures according to the prior art such as a constant Arbeitsscheibentemperierung can not be avoided. Such an undesirable gap change is for example by the entry of thermal exchange rates during processing. This may be the while the material removal during machining performed on the workpiece Depending on the processing progress with the varying sharpness state of the grinding tool fluctuates. Also occur mechanical deformations the work disks as a result of the usually during the Machining selected different machining pressures (Load of the upper working disk) and also by varying Tumble the work disk at different processing speeds (Kinematics). Another example of varying Machining conditions leading to undesirable deformation of the working disks are chemical reaction energies with the addition of certain equipment in the working gap. After all lead the power losses of the device drives themselves to continuously changing operating conditions.

In einer weiteren Ausführungsform dieses ersten Verfahrens wird die Temperierung des Arbeitsspalts mit dem Arbeitsspalt während der Bearbeitung zugeführten Betriebsmedium (Kühlschmiermittel, „Schleifwasser") vorgenommen, indem dessen Temperaturvorlauf oder dessen Volumenstrom so variiert wird, dass der Arbeitsspalt die erwünschte Form annimmt. Besonders vorteilhaft ist die Kombination beider Regelmaßnahmen, da die Reaktionszeiten von der Formänderung durch die Temperierung der Arbeitsscheibe und die Schleifwasserzuführung unterschiedlich sind und somit eine den Erfordernissen noch besser angepasste Regelung des Arbeitsspalts möglich ist. Die Regelanforderungen variieren beispielsweise bei variierenden gewünschten Materialabträgen, verschiedenen Schleifdrücken, verschiedenen Schneideigenschaften unterschiedlich zusammengesetzter Arbeitsschichten usw.In another embodiment of this first method is the temperature of the working gap with the working gap during operating medium supplied to processing (cooling lubricant, "grinding water") made by its temperature flow or its volume flow is varied so that the working gap the desired Takes shape. Particularly advantageous is the combination of both control measures, since the reaction times of the change in shape by the temperature the working disk and the grinding water supply different and thus a regulation which is even better adapted to the requirements of the working gap is possible. The rule requirements vary for example, with varying desired material removal, different grinding pressures, different cutting properties different working shifts etc.

Bevorzugt ist auch die Verwendung von Temperatursensoren, die die Temperatur im Arbeitsspalt an verschiedenen Orten während der Bearbeitung bestimmen (Temperaturprofil). Es hat sich nämlich gezeigt, dass den unerwünschten Änderungen der Form des Arbeitsspalts während der Bearbeitung häufig Temperaturänderungen im Arbeitsspalt vorausgehen. Durch erfindungsgemäße Regelung der Form des Arbeitsspalts basierend auf diesen Temperaturänderungen lässt sich eine besonders schnelle Regelung der Form des Arbeitsspalts erreichen.Prefers is also the use of temperature sensors that control the temperature in the working gap at different places during processing determine (temperature profile). It has been shown that undesirable changes in the shape of the working gap during processing often changes in temperature precede in the work gap. By inventive Control of the shape of the working gap based on these temperature changes can be a particularly fast control of the shape of the Reach working gaps.

Die Regelung der Form des Arbeitsspalts kann also durch Maßnahmen der direkten Formänderung mindestens einer der Arbeitsscheiben, beispielsweise durch die beschriebene hydraulische oder thermische Formänderungs-Vorrichtung, oder der indirekten Formänderung durch Änderung von Temperatur oder Menge des dem Arbeitsspalt zugeführten Betriebsmittels (wodurch eine Temperaturänderung des Arbeitsspalts und somit auch der Arbeitsscheiben bewirkt wird, die die Form der Arbeitsspalts verändern) vorgenommen werden. Besonders vorteilhaft ist eine Regelung des Arbeitsspalts über eine Erfassung der Weiten des Arbeitsspalts oder der darin herrschenden Temperaturen, Rückkopplung der gemessenen Werte in die Steuerungseinheit der Vorrichtung und Nachführung von Druck bzw. Temperatur (direkte Formänderung) bzw. Temperatur und Menge (indirekte Formänderung) in einem geschlossenen Regelkreis. Für beide Verfahren – die direkte oder die indirekte Formänderung des Arbeitsspalts – kann zur Ermittlung der Regelabweichung wahlweise die Weite oder die Temperatur des Arbeitsspalts verwendet werden. Die Verwendung der gemessenen Weite des Arbeitsspalts zur Ermittlung der Regelabweichung hat den Vorteil der absoluten Berücksichtigung der Spaltabweichung (in Mikrometern) und den Nachteil der Zeitverzögerung. Die Verwendung der im Arbeitsspalt gemessenen Temperaturen hat den Vorteil der höheren Geschwindigkeit, da Regelabweichungen schon berücksichtigt werden, noch bevor sich die Arbeitsscheibe verformt hat, und den Nachteil, dass eine genaue Vorkenntnis der Abhängigkeit der Form des Arbeitsspalts von der Temperatur vorliegen muss (Referenz-Spaltprofile).The regulation of the shape of the working gap can thus by measures of direct deformation of at least one of the working wheels, for example by the described hydraulic or thermal deformation device, or the indirect change in shape by changing the temperature or amount of the working gap supplied operating means (whereby a change in temperature of the working gap and thus also the working disks is effected, which change the shape of the working gap) are made. Particularly advantageous is a regulation of the working gap on a detection of the widths of the working gap or the temperatures prevailing therein, feedback of the measured values in the control unit of the device and tracking of pressure or temperature (direct change in shape) or temperature and quantity (indirect change in shape) a closed loop. For both methods - the direct or indirect change in the shape of the working gap - the width or the temperature of the working gap can be used to determine the deviation. The use of the measured width of the working gap to determine the control deviation has the advantage of taking into account the gap deviation (in micrometers) and the disadvantage of the time delay. The use of the gem in the working gap These temperatures have the advantage of higher speed, as deviations are already taken into account, even before the working disk has deformed, and the disadvantage that an exact foreknowledge of the dependence of the shape of the working gap on the temperature must be present (reference gap profiles).

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform besteht in einer Kombination beider Verfahren. Vorzugsweise wird die Form des Arbeitsspalts wegen der hohen Geschwindigkeit dieser Regelung auf einer kurzen Zeitskala auf der Basis der im Arbeitsspalt gemessenen Temperaturen geregelt. Die gemessenen Weiten des Arbeitsspalts am inneren und äußeren Rand der Arbeitsscheiben werden dagegen vorzugsweise verwendet, um eine auf einer langen Zeitskala stattfindende Drift der Form des Arbeitsspalts festzustellen und ggf. dieser Drift entgegenzuregeln.A particularly advantageous embodiment consists in one Combination of both methods. Preferably, the shape of the working gap because of the high speed of this scheme on a short time scale regulated on the basis of the measured temperatures in the working gap. The measured widths of the working gap on the inner and outer Edge of the working wheels, however, are preferably used to on a long time scale drift of the form of the Determine working gap and possibly counteract this drift.

Eine Ausgestaltung dieser besonders vorteilhaften Ausführungsform ist schematisch in 26 dargestellt. In einem ersten, langsamen Regelkreis senden die berührungslosen Abstandssensoren 37 und 38 fortwährend Messsignale 90 und 91 über ein Differenzglied 92 an ein Regelglied 93. Dieses Regelglied sendet eine Stellgröße 94 an ein Stellelement zur Scheibenverformung 23. Damit kann eine langsame Drift der Geometrie des Arbeitsspalts ausgeregelt werden. In einem zweiten, schnellen Regelkreis senden die Temperatursensoren 35 und 36 Messsignale 95 und 96 an ein Regelglied 98, dessen Stellgröße 99 in Abhängigkeit vom vorgegebenen Soll-Temperaturprofil auf die Temperatur und/oder auf die Durchflussmenge eines in den Arbeitsspalt zugeführten Kühlschmierstoffes wirkt. Damit kann einer Temperaturänderung im Arbeitsspalt entgegengeregelt werden, noch bevor es dadurch zu einer Beeinflussung der Spaltgeometrie kommt.An embodiment of this particularly advantageous embodiment is shown schematically in FIG 26 shown. In a first, slow loop the non-contact distance sensors send 37 and 38 continuously measuring signals 90 and 91 via a difference element 92 to a control element 93 , This control element sends a manipulated variable 94 to an actuator for disc deformation 23 , Thus, a slow drift of the geometry of the working gap can be corrected. In a second, fast control loop, the temperature sensors send 35 and 36 measuring signals 95 and 96 to a control element 98 , whose manipulated variable 99 depending on the predetermined target temperature profile on the temperature and / or on the flow rate of a supplied into the working gap cooling lubricant acts. This can be counteracted a change in temperature in the working gap, even before it comes to influencing the gap geometry.

Es hat sich gezeigt, dass die größte Ebenheit der Halbleiterscheiben bei Bearbeitung durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielt wird, wenn der Arbeitsspalt während der Bearbeitung in radialer Richtung eine weitgehend gleichförmige Weite aufweist, d. h. die Arbeitsscheiben parallel zueinander verlaufen oder eine leichte Klaffung von innen nach außen aufweisen. Bevorzugt wird daher in einer weiteren Ausführungsform dieses ersten Verfahrens ein konstanter oder sich leicht von innen nach außen aufweitender Arbeitsspalt. Im Fall einer beispielhaften Vorrichtung, deren Arbeitsscheiben einen Außendurchmesser von 1470 mm und einen Innendurchmesser von 561 mm aufweisen, beträgt die Breite der Arbeitsscheiben folglich 454,5 mm. Die Abstandssensoren befinden sich aufgrund ihrer endlichen Einbaugröße nicht genau am inneren und äußeren Rand der Arbeitsscheibe, sondern auf Teilkreisdurchmessern von 1380 mm (äußerer Sensor) bzw. 645 mm (innerer Sensor), so dass der Sensorabstand 367,5 mm, also rund 400 mm beträgt. Als besonders bevorzugt hat sich ein radialer Verlauf der Weite des Arbeitsspalts zwischen innerem und äußerem Sensor im Bereich von 0 μm (Parallelverlauf) bis 20 μm (Aufweitung von innen nach außen) erwiesen. Das Verhältnis der Differenz zwischen der Weite des Arbeitsspalts am äußeren und inneren Rand zur Breite der Arbeitsscheiben, die bei der Messung berücksichtigt wird, beträgt also besonders bevorzugt zwischen 0 und 20 μm/400 mm = 50 ppm.It has been shown that the greatest evenness of Semiconductor wafers when processed by the invention Method is achieved when the working gap during the Machining in the radial direction a largely uniform Has width, d. H. the work disks are parallel to each other or have a slight gap from the inside to the outside. Therefore, in a further embodiment, this is preferred first method a constant or slightly from the inside to outside widening working gap. In the case of an exemplary Device whose working wheels have an outer diameter of 1470 mm and an inner diameter of 561 mm the width of the working wheels consequently 454.5 mm. The distance sensors are due to their finite mounting size not exactly at the inner and outer edge of the working disk, but on pitch diameters of 1380 mm (outer Sensor) or 645 mm (inner sensor), so that the sensor distance 367.5 mm, that is about 400 mm. As particularly preferred a radial course of the width of the working gap between inner and outer sensor in the range of 0 microns (Parallel course) up to 20 μm (expansion from inside to outside). The ratio of the difference between the width of the working gap on the outside and inner edge to the width of the working wheels, which in the measurement is taken into account, so is particularly preferred between 0 and 20 μm / 400 mm = 50 ppm.

Die Eignung dieses ersten Verfahrens zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe der Bereitstellung besonders ebener Halbleiterscheiben verdeutlichen die Figuren 5, 6, 8 und 17.The suitability of this first method for solving the problem underlying the invention of providing particularly flat semiconductor wafers is illustrated by the figures 5 . 6 . 8th and 17 ,

5 zeigt die Häufigkeitsverteilung H (in Prozent) des TTV von Halbleiterscheiben, die mit erfindungsgemäß mittels Kühllabyrinthen und Messung der Weite des Arbeitsspalts geregeltem Arbeitsspalt bearbeitet wurden (39), im Vergleich zur Verteilung des TTV von Halbleiterscheiben, die mit nicht erfindungsgemäß geregeltem Arbeitsspalt bearbeitet wurden (40). Das erfindungsgemäße Verfahren der Arbeitsspaltregelung führt zu deutlich besseren TTV-Werten. (Der TTV = „total thickness variation" bezeichnet die Differenz aus größter und kleinster über die gesamte Halbleiterscheibe gemessener Dicke. Die gezeigten TTV-Werte wurden mit einem kapazitiven Messverfahren ermittelt.) 5 shows the frequency distribution H (in percent) of the TTV of semiconductor wafers which have been processed with working gap controlled according to the invention by means of cooling labyrinths and measuring the width of the working gap ( 39 ), compared to the distribution of the TTV of semiconductor wafers which have been processed with a working gap which is not regulated according to the invention ( 40 ). The work gap control method according to the invention leads to significantly better TTV values. (The TTV = "total thickness variation" denotes the difference between the largest and smallest thickness measured across the entire wafer.) The TTV values shown were determined by a capacitive measurement method.)

Wenn für die Bearbeitung der Halbleiterscheiben durch das erfindungsgemäße Verfahren ein besonders geringer Gesamt-Materialabtrag verlangt ist, ist häufig die Bearbeitungsdauer kürzer als die Reaktionszeit der beschriebenen erfindungsgemäßen Maßnahmen zur Arbeitsspaltregelung. Es hat sich gezeigt, dass es in solchen Fällen ausreichend ist, wenn der Arbeitsspalt zumindest gegen Ende der Bearbeitung, d. h. während der letzten 10% des Materialabtrags, mit der bevorzugten radial homogenen Weite oder leichten Klaffung von innen nach außen verläuft.If for the processing of the semiconductor wafers by the invention Process requires a particularly low total material removal is, the processing time is often shorter than the reaction time of the described invention Measures for working gap regulation. It has shown, that it is sufficient in such cases when the working gap at least towards the end of processing, d. H. during the last 10% of material removal, with the preferred radially homogeneous Wide or slight gaping from the inside out.

6 zeigt die in einem erfindungsgemäßen Verfahren gemessene Differenz 41 aus der Weite des Arbeitsspalts nahe dem Innendurchmesser und nahe dem Außendurchmesser der Arbeitsscheiben während der Bearbeitung. Die Gesamt-Bearbeitungszeit betrug etwa 10 min. Es wurde ein Gesamtmaterialabtrag der Halbleiterscheiben von 90 μm erzielt. Die mittlere Abtragsrate betrug also etwa 9 μm/min. Der Arbeitsspalt verläuft, bis auf die Druckaufbauphase innerhalb der ersten 100 s, erfindungsgemäß parallel oder mit leichter Klaffung. Die Spaltaufweitung von innen nach außen am Ende der Bearbeitung beträgt erfindungsgemäß etwa 15 μm. 6 shows the difference measured in a method according to the invention 41 from the width of the working gap near the inner diameter and close to the outer diameter of the working wheels during machining. The total processing time was about 10 minutes. A total material removal of the semiconductor wafers of 90 μm was achieved. The average removal rate was thus about 9 μm / min. The working gap ver runs, except for the pressure build-up phase within the first 100 s, according to the invention in parallel or with a slight gap. The gap widening from the inside to the outside at the end of the processing is according to the invention about 15 microns.

Gezeigt sind ebenfalls die während der Bearbeitung gemessenen Temperaturen an verschiedenen Orten der zur einen Seite den Arbeitsspalt begrenzenden Oberfläche der oberen Arbeitsscheibe nahe dem Innendurchmesser der ringförmigen Arbeitsscheibe (43), in der Mitte (44) und nahe dem Außendurchmesser (42), sowie die mittlere Temperatur 57 im Volumen der Arbeitsscheibe. Form und Temperatur der Arbeitsscheibe wurden durch das beschriebene erfindungsgemäße Verfahren so gesteuert, dass der Arbeitsspalt erfindungsgemäß über die gesamte Bearbeitungszeit parallel oder mit leichter Klaffung verläuft. (G = „gap difference", Differenz aus innen und außen gemessener Spaltweite; ASV = Temperatur an der Arbeitsscheibenoberfläche im Volumen; ASOA = Temperatur an der Arbeitsscheibenoberfläche außen; ASOI = Temperatur an der Arbeitsscheibenoberfläche innen; ASOM = Temperatur der Oberfläche in der Mitte zwischen „innen" und „außen"; T = Temperatur in Grad Celsius, t = Zeit).Shown are also measured during processing temperatures at different locations of the one hand, the working gap limiting surface of the upper working disk near the inner diameter of the annular working disk ( 43 ), in the middle ( 44 ) and close to the outer diameter ( 42 ), as well as the mean temperature 57 in the volume of the work disk. Shape and temperature of the working disk were controlled by the described inventive method so that the working gap according to the invention runs over the entire processing time in parallel or with a slight gap. (G = "gap difference", difference between internal and external measured gap width, ASV = temperature at the working disk surface in the volume, ASOA = temperature at the working disk surface outside, ASOI = temperature at the working disk surface inside, ASOM = temperature of the surface in the middle between "Inside" and "outside", T = temperature in degrees Celsius, t = time).

16 zeigt das zugehörige Dickenprofil dieser erfindungsgemäß mit geregeltem Arbeitsspalt bearbeiteten Halbleiterscheibe. Dargestellt sind vier Diametralprofile der Dicke, durchgeführt unter 0° (50), 45° (51), 90° (65) und 135° (53) zur Kennkerbe (Notch) der Halbleiterscheibe. 52 gibt das über die vier Einzelprofile gemittelte Diametralprofil wieder. (D = lokale Dicke in Mikrometern, R = Radialposition der Halbleiterscheibe in Millimetern). Die Messwerte wurden mit einem kapazitiven Dickenmessverfahren ermittelt. Der TTV, also die Differenz aus größter und kleinster Dicke über die gesamte Halbleiterscheibe, beträgt in dem gezeigten Beispiel der erfindungsgemäß mit geregeltem Arbeitsspalt bearbeiteten Halbleiterscheibe 0,55 μm. 16 shows the associated thickness profile of this invention processed with controlled working gap semiconductor wafer. Shown are four diametrical profiles of thickness, performed below 0 ° ( 50 ), 45 ° ( 51 ), 90 ° ( 65 ) and 135 ° ( 53 ) to the notch of the semiconductor wafer. 52 gives the averaged over the four individual profiles diametral profile again. (D = local thickness in microns, R = radial position of the wafer in millimeters). The measured values were determined by a capacitive thickness measurement method. The TTV, ie the difference between the largest and smallest thickness over the entire semiconductor wafer, is in the example shown, the processed according to the invention with a controlled working gap semiconductor wafer 0.55 microns.

7 zeigt als Vergleichsbeispiel den Verlauf von Arbeitsspaltdifferenz 41 und Temperaturen innen 43, in der Mitte 44, außen 42 und im Volumen 57 in einem nicht erfindungsgemäß durchgeführten Verfahren. Temperaturen und Form ändern sich infolge der beschriebenen während der Bearbeitung eingetragenen thermischen und mechanischen Wechsellasten. Der Arbeitsspalt wurde nicht nachgeregelt und weist am Ende der Bearbeitung eine nicht erfindungsgemäße Verengung um etwa 25 μm von innen nach außen auf. 7 shows as a comparative example the course of working gap difference 41 and temperatures inside 43 , in the middle 44 , Outside 42 and in volume 57 in a method not according to the invention. Temperatures and shape change as a result of the described thermal and mechanical alternating loads introduced during machining. The working gap was not readjusted and has at the end of processing a non-inventive narrowing by about 25 microns from the inside out.

17 zeigt das zugehörige Dickenprofil der im Vergleichsbeispiel nicht erfindungsgemäß bearbeiteten Halbleiterscheibe, bei der der Arbeitsspalt während der Bearbeitung nicht erfindungsgemäß geregelt wurde. Deutlich ist die extreme Balligkeit der erhaltenen Halbleiterscheibe zu erkennen, mit einem ausgeprägten Punkt maximaler Dicke 66. Aufgrund der Größe der verwendeten Vorrichtung (Ringbreite der Arbeitsscheibe 454,5 mm) und der Größe der Halbleiterscheiben (300 mm) kann jede Läuferscheibe nur eine Halbleiterscheibe aufnehmen. Die Exzentrizität e des Mittelpunkts 16 der Halbleiterscheibe bezüglich des Mittelpunktes 21 der Läuferscheibe betrug e = 75 mm (2). Entsprechend liegt der Punkt 66 maximaler Dicke etwa 75 mm exzentrisch bezüglich des Zentrums der Halbleiterscheibe (16). Die sich ergebende Halbleiterscheibe ist insbesondere also nicht rotationssymmetrisch. Der TTV der im nicht erfindungsgemäßen Vergleichsbeispiel gezeigten Halbleiterscheibe beträgt 16,7 μm. 17 shows the associated thickness profile of the semiconductor wafer not processed according to the invention in the comparative example, in which the working gap was not controlled according to the invention during processing. Clearly visible is the extreme crowning of the obtained semiconductor wafer, with a pronounced point of maximum thickness 66 , Due to the size of the device used (ring width of the working disk 454.5 mm) and the size of the semiconductor wafers (300 mm), each rotor disk can accommodate only one semiconductor wafer. The eccentricity e of the center 16 the semiconductor wafer with respect to the center 21 the rotor disk was e = 75 mm ( 2 ). Accordingly, the point lies 66 maximum thickness about 75 mm eccentric with respect to the center of the semiconductor wafer ( 16 ). In particular, the resulting semiconductor wafer is not rotationally symmetrical. The TTV of the semiconductor wafer shown in the comparative example not according to the invention is 16.7 μm.

Beschreibung des zweiten erfindungsgemäßen VerfahrensDescription of the second invention process

Im Folgenden wird das zweite erfindungsgemäße Verfahren näher beschrieben: Bei diesem Verfahren verlassen die Halbleiterscheiben während der Bearbeitung zeitweilig mit einem bestimmten Anteil ihrer Fläche den Arbeitsspalt und die Kinematik der Bearbeitung ist vorzugsweise so gewählt, dass infolge dieses „Überlaufs" der Halbleiterscheiben im Lauf der Bearbeitung nach und nach die gesamte Fläche der Arbeitsschichten einschließlich ihrer Randbereiche vollständig und im Wesentlichen gleich oft überstrichen wird. Der „Überlauf" ist als die bezogen auf die Arbeitsscheiben in radialer Richtung gemessene Länge definiert, um die eine Halbleiterscheibe zu einem bestimmten Zeitpunkt während des Schleifens über den Innen- oder Außenrand des Arbeitsspalts hinaus steht. Erfindungsgemäß beträgt das Maximum des Überlaufs in radialer Richtung mehr als 0% und höchstens 20% des Durchmessers der Halbleiterscheibe. Bei einer Halbleiterscheibe mit einem Durchmesser von 300 mm beträgt der maximale Überlauf daher mehr als 0 mm und höchstens 60 mm.in the The following is the second method according to the invention described in more detail: In this method leave the semiconductor wafers during processing temporarily with a certain Proportion of their area the working gap and the kinematics The processing is preferably chosen so that due this "overflow" of the semiconductor wafers in the barrel the processing gradually including the entire surface of the working shifts their marginal areas completely and substantially the same is often repainted. The "overflow" is as measured relative to the working wheels in the radial direction Defined to be a semiconductor wafer to a length certain time during grinding over the inner or outer edge of the working gap is also. According to the invention, the maximum of the overflow in the radial direction more than 0% and at most 20% of Diameter of the semiconductor wafer. For a semiconductor wafer with a diameter of 300 mm, the maximum overflow therefore more than 0 mm and not more than 60 mm.

Diesem zweiten erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Beobachtung zugrunde, dass sich im Vergleichsbeispiel eines Schleifverfahrens, bei dem die Halbleiterscheiben stets vollständig innerhalb des Arbeitsspaltes verbleiben, im Zuge der Abnutzung der Arbeitsschichten ein wannenförmiges Radialprofil der Arbeitsschichtdicke ergibt. Dies haben Messungen des Spaltprofils nach der Methode aus 4 gezeigt.This second method according to the invention is based on the observation that, in the comparative example of a grinding process in which the semiconductor wafers always remain completely within the working gap, a trough-shaped radial profile of the working layer thickness results in the course of wear of the working layers. This has measurements of the gap profile according to the method 4 shown.

Die größere Dicke der Arbeitsschicht zum Innen- und Außenrand der ringförmigen Arbeitsscheiben hin führt zu einem dort verringerten Arbeitsspalt, der einen höheren Materialabtrag derjenigen Bereiche der Halbleiterscheibe bewirkt, die diesen Bereich im Verlauf der Bearbeitung überstreichen. Die Halbleiterscheibe erhält ein unerwünscht balliges Dickenprofil mit zu ihrem Rand hin abnehmender Dicke („Randabfall").The greater thickness of the working layer to the inner and outer edges of the annular work discs out leads to a reduced there work gap, a higher material removal of those areas of the half causes this area in the course of processing. The semiconductor wafer receives an undesirable crowned thickness profile with decreasing thickness toward its edge ("edge drop").

Werden nun im Rahmen des zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens die Bedingungen so gewählt, dass die Halbleiterscheibe zeitweilig teilflächig über den Innen- und Außenrand der Arbeitsschichten hinaus läuft, erfolgt eine über die gesamte Ringbreite der Arbeitsschicht radial weitgehend gleichförmige Abnutzung, es bildet sich kein wannenförmiges Radialprofil der Arbeitsschichtdicke aus, und es wird kein Randabfall der so erfindungsgemäß bearbeiteten Halbleiterscheibe bewirkt.Become now in the context of the second method according to the invention the conditions chosen so that the semiconductor wafer temporarily over the inner and outer edges the working layers out, takes place over the entire ring width of the working layer radially substantially uniform Wear, it forms no trough-shaped radial profile the working layer thickness, and there is no edge drop the so Semiconductor wafer machined according to the invention causes.

In einer Ausführungsform dieses zweiten Verfahrens wird die Exzentrizität e der Halbleiterscheibe in der Läuferscheibe so groß gewählt, dass während der Bearbeitung ein erfindungsgemäßer zeitweiliger teilflächiger Überlauf der Halbleiterscheibe über den Rand der Arbeitsschicht hinaus erfolgt.In an embodiment of this second method is the Eccentricity e of the semiconductor wafer in the rotor disc chosen so large that while editing an inventive temporary partial overflow of the semiconductor wafer over the edge of the working layer takes place.

In einer anderen Ausführungsform dieses zweiten Verfahrens wird die Arbeitsschicht ringförmig an Innen- und Außenrand so beschnitten, dass während der Bearbeitung ein erfindungsgemäßer zeitweiliger teilflächiger Überlauf der Halbleiterscheibe über den Rand der Arbeitsschicht hinaus erfolgt.In another embodiment of this second method The working layer is annular at the inner and outer edges trimmed so that during processing an inventive temporary partial overflow of the semiconductor wafer over beyond the edge of the working shift.

In einer weiteren Ausführungsform dieses zweiten Verfahrens wird eine Vorrichtung mit so kleinem Durchmesser der Arbeitsscheiben gewählt; dass die Halbleiterscheibe erfindungsgemäß zeitweilig teilflächig über den Rand der Arbeitsscheiben hinausläuft.In another embodiment of this second method becomes a device with such a small diameter of the working wheels selected; that the semiconductor wafer according to the invention temporarily Partial over the edge of the working wheels amounts.

Besonders bevorzugt ist auch eine geeignete Kombination aller drei genannten Ausführungsformen.Especially preferred is also a suitable combination of all three mentioned Embodiments.

Die Forderung dieses zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens, dass die Halbleiterscheiben nach und nach die gesamte Fläche der Arbeitsschichten einschließlich ihrer Randbereiche vollständig und im Wesentlichen gleich oft überstreichen, wird dadurch erfüllt, dass die Hauptantriebe einer zur erfindungsgemäßen Durchführung des Verfahrens geeigneten Vorrichtung in der Regel AC-Servomotoren (AC = Wechselstrom, engl. „alternating current") sind, bei denen grundsätzlich eine veränderliche Verzögerung zwischen Soll- und Ist-Drehzahl auftritt (Schleppwinkel). Selbst wenn die Drehzahlen für die Antriebe so gewählt werden, dass nominell periodische Bahnen resultieren, die besonders unvorteilhaft für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind, ergeben sich aufgrund der AC-Servoregelung in der Praxis stets ergodische (aperiodische) Bahnen. Damit wird obige Forderung stets erfüllt.The Requirement of this second method according to the invention, that the semiconductor wafers gradually cover the entire area the working shifts including their edge areas sweep completely and essentially the same number of times, is fulfilled by the fact that the main drives of a Inventive implementation of the method suitable device usually AC servomotors (AC = alternating current, English current "), where basically a variable Delay between setpoint and actual speed occurs (drag angle). Even if the speeds for the drives so chosen will result in nominally periodic orbits that are particularly unfavorable for the implementation of the invention Are due to the AC servo control in the Practice always ergodic (aperiodic) paths. This is the above Demand always met.

8 zeigt das Dickenprofil 45 einer gemäß dem zweiten erfindungsgemäßen Verfahren bearbeiteten Halbleiterscheibe mit einem Durchmesser von 300 mm. Der Überlauf betrug 25 mm. Die Halbleiterscheibe weist nur geringe zufällige Dickenschwankungen auf und besitzt insbesondere keinen Randabfall. Der TTV beträgt 0,61 μm. 8th shows the thickness profile 45 a processed according to the second method of the invention semiconductor wafer with a diameter of 300 mm. The overflow was 25 mm. The semiconductor wafer has only small random variations in thickness and in particular has no edge drop. The TTV is 0.61 μm.

9 gibt als Vergleichsbeispiel das Dickenprofil 46 einer nicht erfindungsgemäß bearbeiteten Halbleiterscheibe mit einem Durchmesser von 300 mm wieder, bei dessen Bearbeitung die Halbleiterscheibe stets vollflächig im Arbeitsspalt blieb. Es ergibt sich eine ausgeprägte Dickenabnahme 47 im Randbereich der Halbleiterscheibe. Der TTV beträgt über 4,3 μm. 9 gives as a comparative example the thickness profile 46 a not processed according to the invention semiconductor wafer with a diameter of 300 mm again, during its processing, the semiconductor wafer was always the entire surface in the working gap. This results in a pronounced reduction in thickness 47 in the edge region of the semiconductor wafer. The TTV is over 4.3 μm.

10 gibt als weiteres Vergleichsbeispiel das Dickenprofil einer nicht erfindungsgemäß bearbeiteten Halbleiterscheibe mit einem Durchmesser von 300 mm wieder, bei dessen Bearbeitung der Überlauf nicht erfindungsgemäß groß war, nämlich 75 mm. Es treten deutlich ausgeprägte Einkerbungen 56 in einer Entfernung vom Rand der Halbleiterscheibe auf, die der Weite des Überlaufs entspricht (75 mm). 10 As a further comparative example, the thickness profile of a semiconductor wafer not processed according to the invention having a diameter of 300 mm, in the processing of which the overflow was not large according to the invention, namely 75 mm, is given. There are clearly pronounced notches 56 at a distance from the edge of the wafer corresponding to the width of the overflow (75 mm).

Es hat sich nämlich gezeigt, dass bei übermäßigem Überlauf aufgrund der fehlenden Führung der Halbleiterscheibe außerhalb des Arbeitsspaltes die Halbleiterscheibe infolge Durchbiegung von Halbleiterscheibe oder Läuferscheibe teilweise in axialer Richtung aus der sie führenden Aussparung der Läuferscheibe heraustritt. Beim Wiedereintritt des überlaufenden Teils der Halbleiterscheibe in den Arbeitsspalt stützt sich dann die Halbleiterscheibe mit einem Teil ihrer in der Regel verrundeten Kante auf der Kante der Läuferscheiben-Aussparung ab. Bei nicht zu großem Überlauf wird die Halbleiterscheibe beim Wiedereintritt in den Arbeitsspalt unter Reibung zurück in die Aussparung gezwungen; bei zu hohem Überlauf gelingt dies nicht, und die Halbleiterscheibe bricht. Dieses „Zurückschnappen" in die Läuferscheiben-Aussparung führt zu überhöhtem Materialabtrag im Bereich des Randes der Arbeitsschicht. Dies erzeugt die im Vergleichsbeispiel von 10 auftretenden Einkerbungen 56. Der TTV der Halbleiterscheibe vom Vergleichsbeispiel beträgt 2,3 μm. Die Einkerbungen 56 sind besonders schädlich, da aufgrund des dort stärkeren Materialabtrags Rauhigkeit und Schädigungstiefe erhöht sind und sich die starke Krümmung des Dickenprofils im Bereich der Einkerbungen 56 besonders ungünstig auf die Nanotopologie der Halbleiterscheibe auswirkt.It has been shown that in case of excessive overflow due to the lack of leadership of the semiconductor wafer outside the working gap, the semiconductor wafer due to deflection of semiconductor wafer or rotor partially emerges in the axial direction from the leading recess of the rotor. Upon reentry of the overflowing part of the semiconductor wafer into the working gap, the semiconductor wafer is then supported by a part of its generally rounded edge on the edge of the carrier disc recess. If the overflow is not too great, the semiconductor wafer is forced back into the recess upon re-entry into the working gap; if the overflow is too high, this will not succeed and the semiconductor wafer will break. This "snapping back" into the carrier disc recess leads to excessive material removal in the region of the edge of the working layer 10 occurring notches 56 , The TTV of the semiconductor wafer of the comparative example is 2.3 μm. The notches 56 are particularly harmful because roughness and depth of damage are increased due to the there stronger material removal and the strong curvature of the thickness profile in the Einkerbun gene 56 particularly unfavorable effect on the nanotopology of the semiconductor wafer.

Erfindungsgemäß beträgt der Überlauf mehr als 0% und weniger als 20% des Durchmessers der Halbleiterscheibe und bevorzugt zwischen 2% und 15% des Durchmessers der Halbleiterscheibe.According to the invention the overflow is more than 0% and less than 20% of the diameter the semiconductor wafer and preferably between 2% and 15% of the diameter the semiconductor wafer.

Beschreibung des dritten erfindungsgemäßen VerfahrensDescription of the third invention process

Im Folgenden wird das dritte erfindungsgemäße Verfahren näher beschrieben. Bei diesem Verfahren werden Läuferscheiben mit einer genau festgelegten Wechselwirkung mit den Arbeitsschichten eingesetzt. Erfindungsgemäß gehen die Läuferscheiben entweder eine sehr geringe Wechselwirkung mit den Arbeitsschichten ein, so dass letztere in ihrem Schnittverhalten nicht beeinträchtigt werden, oder die Läuferscheiben gehen eine besonders starke, die Arbeitsschicht gezielt aufrauende Wechselwirkung mit den Arbeitsschichten ein, so dass letztere kontinuierlich während der Bearbeitung geschärft werden. Dies wird erreicht durch eine geeignete Wahl des Materials der Läuferscheiben.in the The following is the third method according to the invention described in more detail. In this process, runners with a well-defined interaction with the working layers used. According to the invention, the carriers go either a very small interaction with the working layers so that the latter does not interfere with their cutting behavior or the runners go a particularly strong, the working layer targeted roughening interaction with the working layers one, so that the latter continuously during processing be sharpened. This is achieved by a suitable Choice of material of the carriers.

Dem dritten erfindungsgemäßen Verfahren liegt folgende Beobachtung zu Grunde: Die im Stand der Technik bekannten Materialien für Läuferscheiben sind für die Durchführung des Schleifverfahrens vollständig ungeeignet. Läuferscheiben aus Metall, wie sie beispielsweise beim Läppen und beim Doppelseitenpolieren verwendet werden, unterliegen beim Schleifverfahren einem außerordentlich hohen Verschleiß und gehen eine unerwünschte starke Wechselwirkung mit der Arbeitsschicht ein. In den Arbeitsschichten ist bevorzugt Diamant als Abrasivum enthalten. Der beobachtete hohe Verschleiß liegt in der bekannt hohen Schleifwirkung von Diamant auf harte Materialien begründet; die unerwünschte Wechselwirkung besteht beispielsweise darin, dass der Kohlenstoff, aus dem Diamant besteht, insbesondere in Eisen-Metalle (Stahl, Edelstahl) mit hoher Rate hineinlegiert. Der Diamant versprödet und verliert schnell seine Schnittwirkung, so dass die Arbeitsschicht stumpf wird und nachgeschärft werden muss. Ein derartiges häufiges Nachschärfen führt zu unwirtschaftlichem Verbrauch an Arbeitsschicht-Material, unerwünschten häufigen Unterbrechungen der Bearbeitung und zu instabilen Bearbeitungsabläufen mit schlechten Ergebnissen für Oberflächen-Beschaffenheit, Form und Dickenkonstanz der so bearbeiteten Halbleiterscheiben. Außerdem ist eine Kontamination der Halbleiterscheibe mit metallischem Abrieb unerwünscht. Ähnlich unvorteilhafte Eigenschaften wurden auch an anderen Läuferscheiben-Materialien beobachtet, die ebenfalls getestet wurden, beispielsweise Aluminium, eloxiertes Aluminium, metallisch beschichtete Läuferscheiben (beispielsweise hart verchromte Schutzschichten oder Schichten aus Nickel-Phosphor).the third method of the invention is the following Observation based on the materials known in the art for carriers are for carrying the grinding process completely unsuitable. armature discs made of metal, as for example when lapping and when Double-side polishing used are subject to the grinding process an extremely high wear and go one undesirable strong interaction with the working shift one. In the working layers is preferably diamond as Abrasivum contain. The observed high wear is in the known high abrasive action of diamond based on hard materials; the undesired interaction exists, for example in that the carbon made of the diamond, in particular alloyed in iron metals (steel, stainless steel) at a high rate. The diamond embrittles and quickly loses its cutting action, so that the working shift becomes dull and sharpened must become. Such frequent sharpening leads to uneconomic consumption of working shift material, unwanted frequent interruptions of processing and too unstable Machining processes with poor results for Surface texture, shape and thickness constancy of so processed semiconductor wafers. There is also a contamination the wafer with metallic abrasion undesirable. Similar Unfavorable properties were also found on other carrier disc materials which have also been tested, for example aluminum, Anodized aluminum, metallic coated carriers (For example, hard chromed protective layers or layers Nickel-phosphorus).

Nach dem Stand der Technik sind Verschleißschutz-Beschichtungen der Läuferscheibe aus Materialien hoher Härte, geringem Gleitreibungskoeffizienten und nach Vergleichstabellen geringer Abnutzung unter Reibung bekannt. Während diese beispielsweise beim Doppelseitenpolieren sehr verschleißarm sind und damit beschichtete Läuferscheiben bis zu einigen tausend Bearbeitungszyklen Stand halten, zeigte sich, dass derartige nicht-metallische Hartbeschichtungen beim Schleifverfahren einem äußerst hohen Verschleiß unterliegen und daher ungeeignet sind. Beispiele sind keramische oder glasartige (Emaille) Beschichtungen sowie Beschichtungen aus diamantartigem Kohlenstoff (DLC, diamond-like carbon).To the state of the art are wear protection coatings the carrier disc made of materials of high hardness, low coefficient of sliding friction and according to comparison tables low abrasion known under friction. While these for example, when polishing double side very low wear are and thus coated carriers up to a few Withstand a thousand processing cycles, it turned out that such Non-metallic hard coatings in the grinding process an extremely subject to high wear and are therefore unsuitable. Examples are ceramic or glassy (enamel) coatings as well as diamond-like carbon coatings (DLC, diamond-like carbon).

Es wurde ferner beobachtet, dass beim Schleifverfahren jedes untersuchte Material für die Läuferscheibe einem mehr oder weniger hohen Verschleiß unterliegt und dass der auftretende Materialabrieb in der Regel eine Wechselwirkung mit der Arbeitsschicht eingeht. Dies führt meist zu einem schnellen Verlust der Schärfe (Schnittfreudigkeit) oder einer starken Abnutzung der Arbeitsschicht. Beides ist unerwünscht.It It was further observed that in the grinding process, every one examined Material for the rotor disc one more or less subject to high wear and that occurring Material abrasion usually interacts with the working layer received. This usually leads to a quick loss of sharpness (Cutting ability) or a heavy wear of the working shift. Both are undesirable.

Um geeignete Materialien für Läuferscheiben zu finden, die die genannten Nachteile nicht aufweisen, wurde eine Vielzahl von Muster-Läuferscheiben untersucht. Es zeigte sich, dass einige Materialien oder Beschichtungen der Läuferscheibe, wenn sie nur der Einwirkung der Arbeitsschicht allein unterliegen, tatsächlich die erwarteten Eigenschaften aufweisen. Beispielsweise erweisen sich kommerzielle verfügbare sog. „Gleitbeschichtungen" oder „Verschleiß-Schutzbeschichtungen" beispielsweise aus Polytetrafluorethylen (PTFE) als widerstandsfähig gegenüber der Einwirkung der Arbeitsschicht allein. Wenn derartig beschichtete Läuferscheiben aber bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Einwirkung der Arbeitsschicht und der Einwirkung des durch die Bearbeitung erzeugten, beispielsweise Silicium enthaltenden Schleifschlamms unterliegen, so zeigte sich, verschleißen auch diese Gleit- oder Schutzbeschichtungen äußerst schnell.Around find suitable materials for carriers, which do not have the disadvantages mentioned, has become a variety examined by pattern runners. It turned out that some materials or coatings of the carrier, if they are only subject to the action of the working class alone, actually have the expected properties. For example turn out to be commercially available so-called "lubricious coatings" or "wear protective coatings", for example made of polytetrafluoroethylene (PTFE) as resistant to the effect of the working shift alone. When coated like this Runners but when carrying out the invention Method of action of the working layer and the action of the generated by the processing, for example, silicon-containing Abrasive sludge, it was found, wear out These sliding or protective coatings extremely fast.

Dies liegt darin begründet, dass der fest in der Arbeitsschicht gebundene Diamant eine Schleif- und die lose im erzeugten Siliciumschlamm enthaltenen Silicium-, Siliciumdioxid- und andere Teilchen eine Läppwirkung erzeugen. Diese Mischbelastung aus Schleifen und Läppen stellt eine vollständig andere Belastung für die Läuferscheibenmaterialien dar, als sie durch ein Schleifen oder Läppen jeweils allein erfolgen.This lies in the fact that the firm in the working shift bonded diamond one grinding and the loose in the silicon slurry produced contained silicon, silica and other particles Create lapping effect. This mixed load of loops and lapping poses a completely different burden on the carrier materials are as they are by grinding or lapping each alone.

Für das Zustandekommen des dritten erfindungsgemäßen Verfahrens wurde eine Vielzahl von Läuferscheiben aus unterschiedlichen Materialien angefertigt und einem Vergleichstest zur Bestimmung von Materialverschleiß und Wechselwirkung mit der Arbeitsschicht unterzogen. Dieser „beschleunigte Verschleißtest" ist im Folgenden beschrieben: Es wird eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung gemäß 1 und 2 verwendet. Die obere Arbeitsscheibe wird während des Tests nicht verwendet und ist ausgeschwenkt. Vor Beginn der Testreihe eines Läuferscheiben-Materials wird die untere Arbeitsschicht 12 jeweils frisch und mit einem konstant gehaltenen Schärfverfahren geschärft, um gleiche Ausgangsbedingungen zu schaffen. Die mittlere Dicke einer Läuferscheibe 13 aus einem Material, dessen Abnutzungs- und Wechselwirkungsverhalten untersucht werden soll, wird in mehreren Punkten vermessen (Mikrometer) und ersatzweise, bei Kenntnis des spezifischen Gewichts von Läuferscheibe und Beschichtung, über Wägung bestimmt. Die Läuferscheibe wird in die Abwälzvorrichtung 7 und 9 eingelegt und gleichförmig mit einem ersten Gewicht belastet. Die mittlere Dicke einer Halbleiterscheibe 15 wird gemessen oder, bevorzugt, über Wägung bestimmt. Die Halbleiterscheibe wird in die Läuferscheibe eingelegt und gleichförmig mit einem zweiten Gewicht belastet. Die untere Arbeitsscheibe 4 mit der unteren Arbeitsschicht 12 und die Abwälzvorrichtung 7 und 9 werden mit fest gehaltenen vorgewählten Drehzahlen für eine bestimmte Zeitdauer in Bewegung gesetzt. Nach Ablauf der Zeit wird die Bewegung gestoppt, Läuferscheibe und Halbleiterscheibe werden entnommen und, nach Reinigung und Trocknung, deren mittlere Dicken bestimmt. Während der Bewegung von Arbeitsscheibe und Abwälzvorrichtung relativ zu Läuferscheibe und Halbleiterscheibe unter Last erfolgt eine Materialabnutzung (unerwünschter Verschleiß) von der Läuferscheibe und ein Materialabtrag von der Halbleiterscheibe (erwünschte Schleifwirkung). Dieser Ablauf aus Wägung, Verschleiß-/Abtrags-Einwirkung und Wägung wird mehrfach wiederholt.For the realization of the third method according to the invention, a multiplicity of carriers made of different materials were produced and subjected to a comparison test for determining material wear and interaction with the working layer. This "accelerated wear test" is described below: It is a device suitable for carrying out the method according to the invention according to 1 and 2 used. The upper working disc is not used during the test and is swung out. Before the start of the test series of a rotor disc material, the lower working layer 12 each fresh and sharpened with a constant sharpening process to create the same starting conditions. The average thickness of a rotor disk 13 From a material whose wear and interaction behavior is to be investigated is measured in several points (microns) and, alternatively, with knowledge of the specific weight of rotor and coating, determined by weighing. The rotor disk is in the rolling device 7 and 9 inserted and uniformly loaded with a first weight. The average thickness of a semiconductor wafer 15 is measured or, preferably, determined by weighing. The semiconductor wafer is placed in the rotor and uniformly loaded with a second weight. The lower working disk 4 with the lower working shift 12 and the rolling device 7 and 9 are set in motion at fixed preselected speeds for a certain period of time. After the time has elapsed, the movement is stopped, the rotor disk and the semiconductor wafer are removed and, after cleaning and drying, their average thicknesses are determined. During the movement of the working disk and the rolling device relative to the rotor disk and the semiconductor wafer under load, material wear (undesired wear) from the rotor disk and removal of material from the semiconductor wafer (desired grinding action) takes place. This sequence of weighing, wear / erosion and weighing is repeated several times.

18 zeigt den so ermittelten mittleren Dickenverlust (Abnutzungsrate A) von Läuferscheiben in μm/min für eine Vielzahl von Materialien in logarithmischer Auftragung. Die während des Tests in Kontakt mit der Arbeitsschicht und dem Schleifschlamm vom Abtrag der Halbleiterscheibe gelangenden Materialien 67 der Läuferscheiben und die Versuchsbedingungen sind in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1 gibt auch an, ob das in Kontakt mit Arbeitsschicht und Schleifschlamm gelangende Material der Läuferscheibe als Beschichtung („Schicht", beispielsweise aufgebracht durch Sprühen, Tauchen, Streichen und ggf. einer nachfolgenden Aushärtung), als Folie oder als Vollmaterial vorlag. Die in Tabelle 1 verwendeten Abkürzungen bedeuten: „GFK" = Glasfaser verstärkter Kunststoff, „PPFK" = PP-Faser verstärkter Kunststoff. Die Kürzel für die verschiedenen Kunststoffe sind die allgemein gebräuchlichen: EP = Epoxid; PVC = Polyvinylchlorid; PET = Polyethylenterephthalat (Polyester), PTFE = Polytetrafluorethylen, PA = Polyamid, PE = Polyethylen, PU = Polyurethan und PP = Polypropylen. ZSV216 ist die Herstellerbezeichnung einer getesteten Gleitbeschichtung und Hartpapier ein Papierfaser verstärktes Phenolharz. „Keramik" bezeichnet in die angegebene EP-Matrix eingebettete mikroskopische Keramikpartikel. „kalt" bezeichnet die Aufbringung mittels einer selbstklebend ausgestatteten Folienrückseite und „heiß" einen Heißlaminierprozess, bei dem die mit Schmelzkleber ausgestattete Folienrückseite über Erhitzung und Verpressung mit dem Läuferscheibenkern verbunden wurde. Die Spalte „LS-Last" gibt die Gewichtsbelastung der Läuferscheibe während des Verschleißtests an. Die Gewichtsbelastung der Halbleiterscheibe betrug für alle Fälle 9 kg. Kürzel Läuferscheiben-Material Art Aufbringung LS-Last Schicht Folie Vollmater. [kg] a EP-GFK X 2 b EP-GFK X 4 c PVC-Folie X 2 d PVC-Folie X 4 e PET (kalt) X 2 f PET (heiß) X 4 g EP-CFK X 4 h PP-GFK X 4 i PP-PPFK X 4 j Hartpapier X 4 k PTFE II X 4 l PA-Film X 4 m PE (I) X 4 n PE (II) X 4 o PU X 4 p EP/Keramik X 4 q EP(Grundierung) X 4 r Gleitbesch. ZSV216 X 4 Tabelle 1: Läuferscheiben-Materialien für Verschleißtest 18 shows the thus determined average thickness loss (wear rate A) of carriers in μm / min for a variety of materials in logarithmic application. The materials coming into contact with the working layer and the grinding sludge from the removal of the semiconductor wafer during the test 67 the runners and the experimental conditions are given in Table 1. Table 1 also indicates whether the material of the carrier disc which came into contact with working layer and grinding sludge was present as a coating ("layer", for example applied by spraying, dipping, brushing and optionally subsequent hardening), as a film or as a solid material Abbreviations used in Table 1 mean: "GRP" = glass fiber reinforced plastic, "PPFK" = PP fiber reinforced plastic The abbreviations for the various plastics are the commonly used: EP = epoxy, PVC = polyvinyl chloride, PET = polyethylene terephthalate (polyester), PTFE = polytetrafluoroethylene, PA = polyamide, PE = polyethylene, PU = polyurethane and PP = polypropylene ZSV216 is the manufacturer's name of a tested lubricious coating and kraft paper is a paper fiber reinforced phenolic resin "ceramic" refers to microscopic ceramic particles embedded in the given EP matrix. "Cold" refers to the application by means of a self-adhesive foil back and "hot" a hot lamination process in which the equipped with hot melt adhesive film back was connected by heating and pressing with the rotor core. The column "LS load" indicates the weight load of the carrier during the wear test.The weight load of the wafer was in all cases 9 kg. contraction Rotor discs material kind application LS load layer foil Full Mater. [Kg] a EP-GRP X 2 b EP-GRP X 4 c PVC film X 2 d PVC film X 4 e PET (cold) X 2 f PET (hot) X 4 G EP-CFK X 4 H PP-GFK X 4 i PP PPFK X 4 j Laminated paper X 4 k PTFE II X 4 l PA film X 4 m PE (I) X 4 n PE (II) X 4 O PU X 4 p EP / Ceramic X 4 q EP (primer) X 4 r Gleitbesch. ZSV216 X 4 Table 1: Carrier pulley materials for wear test

Es zeigt sich, dass die verschiedenen Materialien für die Läuferscheibe unter der komplexen Mischbelastung aus Schleifwirkung durch die Arbeitsschicht und Läppwirkung durch den Schleifschlamm infolge des Materialabtrags von der Halbleiterscheibe höchst unterschiedliche Abnutzungsraten für die Läuferscheibe ergeben. Der Wert für Material i (PP-Faser verstärktes PP) war nicht zuverlässig bestimmbar (gestrichelte Linie für Messpunkt und Fehlerbalken in 18). Die niedrigsten Verschleißraten zeigen beispielsweise PVC (c für 2 kg Testlast und d für 4 kg Testlast), PET (e für eine thermoplastische selbstklebende Folie bei 2 kg Testlast und f für eine mittels eines Heißlaminierverfahrens aufgebrachte Folie aus kristallinem PET), PP (h) und PE (m für eine sehr dünne, weiche Folie aus LD-PE und n für eine dickere, härtere Folie aus LD-PE mit anderem Molekulargewicht). Eine besonders niedrige Verschleißrate wird mit einem elastomeren PU erzielt (o).It can be seen that the different materials for the carrier disc under the complex mixing load of abrasive action through the working layer and lapping action by the grinding slurry due to the removal of material from the wafer result in very different wear rates for the carrier. The value for material i (PP fiber reinforced PP) could not be reliably determined (dashed line for measuring point and error bar in) 18 ). For example, the lowest wear rates are PVC (c for 2 kg test load and d for 4 kg test load), PET (e for a thermoplastic self-adhesive film at 2 kg test load and f for a crystalline PET film applied by a heat-laminating process), PP (h) and PE (m for a very thin, soft film of LD-PE and n for a thicker, harder film of different molecular weight LD-PE). A particularly low wear rate is achieved with an elastomeric PU (o).

19 zeigt das Verhältnis aus während eines Testdurchlaufs erzieltem Materialabtrag von der Halbleiterscheibe und der gemessenen Abnutzung der Läuferscheibe. In diese Auftragung geht eine die Schnittfreudigkeit (Schärfe) der vor Versuchsbeginn jeweils frisch abgerichteten Arbeitsschicht unmittelbar ein. Einige Läuferscheibenmaterialien machen die Arbeitsschicht schnell stumpf, so dass nur eine geringere Abtragsrate für die Halbleiterscheibe erzielt wird und das Verhältnis aus Läuferscheiben-Abnutzung und Halbleiterscheiben-Abtrag noch ungünstiger wird. Vorteilhaft hohe Werte für den so erklärten „G-Faktor" (Spanverhältnis) liefern Läuferscheiben aus PVC (c und d), PET (e und f) und Keramikpartikel gefülltem EP (p); jedoch ist das für PU (o) ermittelte Verhältnis noch um mehr als einen Faktor zehn höher als das der vorgenannten Materialien. 19 shows the ratio of material removal achieved during a test run from the semiconductor wafer and the measured wear of the rotor disk. In this application, the cutting ability (sharpness) of the working layer freshly dressed before the start of the test is immediately taken into account. Some rotor disk materials quickly blunt the working layer so that only a lower removal rate for the wafer is achieved and the ratio of carrier wear and wafer removal becomes even less favorable. Advantageously high values for the so-called "G-factor" (span ratio) provide carriers of PVC (c and d), PET (e and f) and ceramic particles filled EP (p), but the ratio determined for PU (o) is still more than a factor of ten higher than that of the aforementioned materials.

20 zeigt die Wechselwirkung des Abriebs des Läuferscheibenmaterials mit der Arbeitsschicht. Dargestellt sind die jeweiligen Abtragsraten 73, die unter den konstanten Testbedingungen nach jeweils 10 min Testdauer (70), 30 min (71) und 60 min (72) erzielt werden, bezogen auf die mittleren Abtragsraten des Bezugsmaterials c (PVC-Folie bei 2 kg Testlast). Ein Abfallen der Abtragsrate der Arbeitsschicht über die Zeit ist unerwünscht. Eine derartige Läuferscheibe macht die Arbeitsschicht schnell stumpf und würde häufiges Nachschärfen und instabile und unwirtschaftliche Arbeitsabläufe zur Folge haben. Für einige Läuferscheibenmaterialien nimmt die Schärfe der Arbeitsschicht so schnell ab, dass sie bei 30 min oder 60 min völlig stumpf ist, oder die Läuferscheibe aus dem Material war so instabil, dass sie nach wenigen Minuten vollständig verschlissen oder gebrochen war (gestrichelte Linien 74, beispielsweise für Pertinax (ein mit Phenolharz getränktes Papier, allg. als „Hartpapier" bezeichnet) j, PE-Folie m oder die getestete EP-Grundierungsbeschichtung q oder die „Verschleißschutzbeschichtung" ZSV216 r. Als vorteilhaft bzgl. geringer Abstumpfung der Schärfe der Arbeitsschicht erweisen sich Läuferscheiben aus den Materialien PA (1) und PE (n). Besonders stabil und von geringer abstumpfender Wirkung auf die Schärfe der Arbeitsschicht ist jedoch ein elastomeres PU (o). 20 shows the interaction of the abrasion of the rotor disc material with the working layer. Shown are the respective removal rates 73 under the constant test conditions after every 10 min test duration ( 70 ), 30 min ( 71 ) and 60 minutes ( 72 ), based on the average removal rates of the reference material c (PVC film at 2 kg test load). A decrease in the removal rate of the working layer over time is undesirable. Such a rotor disc quickly blunts the working layer and would result in frequent re-sharpening and unstable and uneconomical work processes. For some rotor disk materials, the sharpness of the working layer decreases so rapidly that it is completely blunt at 30 minutes or 60 minutes, or the rotor disk of the material was so unstable that after a few minutes it was completely worn or broken (dashed lines 74 For example, for Pertinax (a phenol resin impregnated paper, commonly referred to as "hard paper") j, PE film m or the tested EP primer coating q or The "wear-resistant coating" ZSV216 r. As advantageous with respect to low dullness of the sharpness of the working layer, carriers are made of the materials PA ( 1 ) and PE (n). However, an elastomeric PU (o) is particularly stable and has a low blunting effect on the sharpness of the working layer.

Ferner zeigt sich in 20, dass Läuferscheibenmaterialien, bei denen eine Faser verstärkte Schicht in Kontakt mit der Arbeitsschicht gelangt, zu einer besonders schnellen Abstumpfung der Arbeitsschicht führt: Die Schleifwirkung der Arbeitsschicht ist beispielsweise für EP-GFK (a und b), EP-CFK (g) und PP-GFK (h) bereits nach 10 min drastisch abgesunken und kommt nach einigen weiteren Minuten fast völlig zum Erliegen. Im Vergleich zum Glasfaser verstärkten EP (a und b) stumpft eine Beschichtung aus EP ohne Glasfasern (p) die Arbeitsschicht deutlich langsamer ab. Daher ist bevorzugt, dass das erste Material keine Glasfasern, keine Kohlefasern und keine keramischen Fasern enthält.Further, it shows in 20 in that rotor disc materials in which a fiber-reinforced layer comes into contact with the working layer leads to a particularly rapid dulling of the working layer. The grinding action of the working layer is, for example, for EP-GRP (a and b), EP-CFK (g) and PP -GFK (h) dropped drastically after 10 minutes and comes to a standstill after a few more minutes. In comparison to the glass fiber reinforced EP (a and b), a coating of EP without glass fibers (p) blunts the working layer much more slowly. Therefore, it is preferable that the first material contains no glass fibers, no carbon fibers and no ceramic fibers.

Für eine erste Ausführungsform dieses erfindungsgemäßen dritten Verfahrens (wechselwirkungsarme Läuferscheibe) wird eine Läuferscheibe verwendet, die vollständig aus einem ersten Material besteht oder eine Voll- oder Teilbeschichtung aus einem ersten Material so trägt, dass während der Bearbeitung nur diese Schicht in Kontakt mit der Arbeitsschicht gelangt, wobei dieses erste Material eine hohe Abriebfestigkeit aufweist.For a first embodiment of this invention third method (low-interaction rotor disk) a rotor disc is used which is completely made of a first material or a full or partial coating from a first material so wears during working only this layer in contact with the working layer passes, this first material high abrasion resistance having.

Bevorzugt für dieses erste Material sind Polyurethan (PU), Polyethylenterephthalat (PET), Silikon, Gummi, Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyamid (PA) und Polyvinylbutyral (PVB), Epoxydharz und Phenolharze. Ferner können auch Polycarbonat (PC), Polymethylmetacrylat (PMMA), Polyetheretherketon (PEEK), Polyoxymethylen/Polyacetal (POM), Polysulfon (PSU), Polyphenylensulfon (PPS) und Polyetyhlensulfon (PES) mit Vorteil verwendet werden.Prefers for this first material are polyurethane (PU), polyethylene terephthalate (PET), Silicone, Rubber, Polyvinyl chloride (PVC), Polyethylene (PE), Polypropylene (PP), polyamide (PA) and polyvinyl butyral (PVB), epoxy resin and phenolic resins. Furthermore, polycarbonate (PC), Polymethylmethacrylate (PMMA), polyetheretherketone (PEEK), polyoxymethylene / polyacetal (POM), polysulfone (PSU), polyphenylene sulfone (PPS) and polyethylenesulfone (PES) can be used to advantage.

Besonders bevorzugt sind Polyurethane in Form thermoplastischer Elastomere (TPE-U). Ebenfalls besonders bevorzugt sind Silikone als Silikongummi (Silikonelastomer), Silikonkautschuk oder Silikonharz, ferner Gummi in Form vulkanisierten Kautschuks, Butadienstyrol-Gummi (SBR), Acrylnitril-Gummi (NBR), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) usw. sowie Fluorkautschuk. Weiter wird besonders bevorzugt PET als teilkristallines oder amorphes Polymer, insbesondere thermoplastisches Elastomer auf (Co-)Polyester-Basis (TPE-E), sowie Polyamid, insbesondere PA66 und thermoplastisches Polyamid-Elastomer (TPE-A), und Polyolefine wie PE oder PP, insbesondere thermoplastische Olefin-Elastomere (TPE-O). Schließlich wird besonders bevorzugt PVC, insbesondere plastifiziertes (weiches) PVC (PVC-P).Especially Preference is given to polyurethanes in the form of thermoplastic elastomers (TPE-U). Also particularly preferred are silicones as silicone rubber (Silicone elastomer), silicone rubber or silicone resin, also rubber in the form of vulcanized rubber, butadiene styrene rubber (SBR), acrylonitrile rubber (NBR), ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), etc. and fluororubber. Further, PET is particularly preferred as partially crystalline or amorphous Polymer, in particular thermoplastic co-polyester-based elastomer (TPE-E), and polyamide, in particular PA66 and thermoplastic polyamide elastomer (TPE-A), and polyolefins such as PE or PP, in particular thermoplastic Olefin elastomers (TPE-O). Finally, it is particularly preferred PVC, in particular plasticized (soft) PVC (PVC-P).

Ebenfalls bevorzugt sind für Beschichtung oder Vollmaterial faserverstärkte Kunststoffe (compound plastics; fibrereinforced plastics, FRP), wobei die Faserverstärkung nicht aus Glasfasern, Kohlefasern oder keramischen Fasern besteht. Besonders bevorzugt für die Faserverstärkung sind Naturfasern und Kunststofffasern, beispielsweise Baumwolle, Cellulose usw. und Polyolefine (PE, PP), Aramide usw.Also fiber-reinforced are preferred for coating or solid material Plastics (compound plastics, fibrereinforced plastics, FRP), wherein the fiber reinforcement is not made of glass fibers, carbon fibers or ceramic fibers. Especially preferred for the fiber reinforcement is natural fibers and synthetic fibers, for example cotton, cellulose etc. and polyolefins (PE, PP), Aramids etc.

Ausführungsbeispiele für erfindungsgemäße Läuferscheiben geben die Abbildungen 21 bis 24 wieder. 21 zeigt Läuferscheiben 15, die vollständig aus einem ersten Material bestehen (einlagige Läuferscheiben). Beispielhaft ist in 21(A) eine Läuferscheibe mit einer Öffnung 14 zur Aufnahme einer Halbleiterscheibe gezeigt und in 21(B) eine mit mehreren Öffnungen 14 zur gleichzeitigen Aufnahme mehrerer Halbleiterscheiben. Die Läuferscheiben umfassen neben diesen Aufnahmeöffnungen stets eine Außenverzahnung 75, die in die aus innerem und äußerem Stiftkranz gebildete Abwälzvorrichtung der Bearbeitungsmaschine eingreift, sowie optional eine oder mehrere Durchbrüche oder Öffnungen 76, die vorrangig dem besseren Durchfluss und Austausch des dem Arbeitsspalt zugeführten Kühlschmiermittels zwischen Vorder- und Rückseite (oberer und unterer Arbeitsschicht) dienen.Exemplary embodiments of carriers according to the invention are shown in the figures 21 to 24 again. 21 shows runners 15 , which consist entirely of a first material (single-layer carriers). Exemplary is in 21 (A) a rotor disc with an opening 14 shown for receiving a semiconductor wafer and in 21 (B) one with several openings 14 for simultaneous recording of several semiconductor wafers. The carriers comprise adjacent to these receiving openings always an external toothing 75 which engages in the rolling device formed by the inner and outer pin ring of the processing machine, and optionally one or more openings or openings 76 , which primarily serve the better flow and replacement of the working fluid supplied cooling lubricant between the front and back (upper and lower working layer).

21(C) zeigt in einem weiteren Ausführungsbeispiel eine erfindungsgemäße einlagige Läuferscheibe aus einem ersten Material, bei der die Öffnung 14 zur Aufnahme der Halbleiterscheibe mit einem dritten Material 77 ausgekleidet ist. Diese zusätzliche Auskleidung 77 wird bevorzugt, wenn das erste Material der Läuferscheibe 15 sehr hart ist und im direkten Kontakt mit der Halbleiterscheibe zu einem erhöhten Risiko von Beschädigungen im Randbereich der Halbleiterscheibe führen würde. Das dritte Material der Auskleidung 77 wird dann weicher gewählt, so dass Kantenschäden ausgeschlossen sind. Die Auskleidung ist beispielsweise durch Verklebung oder Formschluss, gegebenenfalls mittels eines die Kontaktfläche vergrößernden „Schwalbenschwanzes" 78, wie in dem Ausführungsbeispiel in 21(C) gezeigt, mit der Läuferscheibe 15 verbunden. Beispiele für geeignete dritte Materialien 77 sind offenbart in EP 0208315 B1 . 21 (C) shows in a further embodiment, a single-layer rotor according to the invention of a first material, wherein the opening 14 for receiving the semiconductor wafer with a third material 77 is lined. This extra lining 77 is preferred when the first material of the rotor disc 15 is very hard and in direct contact with the semiconductor wafer would lead to an increased risk of damage in the edge region of the semiconductor wafer. The third material of the lining 77 is then chosen softer, so that edge damage is excluded. The lining is, for example, by gluing or positive locking, optionally by means of a contact surface enlarging "dovetail" 78 as in the embodiment in 21 (C) shown with the rotor disc 15 connected. Examples of suitable third materials 77 are revealed in EP 0208315 B1 ,

Bevorzugt ist ebenfalls, wenn die Läuferscheibe einen nicht in Kontakt mit der Arbeitsschicht gelangenden Kern aus einem Material mit höherer Steifigkeit (Elastizitätsmodul) als die in Kontakt mit der Arbeitsschicht gelangende Beschichtung aufweist. Besonders bevorzugt sind für den Läuferscheibenkern Metalle, insbesondere legierte Stähle, insbesondere korrosionsgeschützte (Edelstahl) und/oder Federstähle, und faserverstärkte Kunststoffe. Die Beschichtung, d. h. das erste Material, besteht in diesem Fall vorzugsweise aus einem unverstärkten Kunststoff. Die Beschichtung wird vorzugsweise durch Abscheidung, Tauchen, Sprühen, Fluten, Warm- oder Heißklebung, chemische Klebung, Sintern oder Formschluss auf den Kern aufgebracht. Die Beschichtung kann auch aus einzelnen Punkten oder Streifen bestehen, die durch Fügen oder Pressen, Spritzguss oder Klebung in passende Bohrungen des Kerns eingefügt werden.It is also preferable if the carrier disc has a core which does not come into contact with the working layer and made of a material having a higher rigidity (modulus of elasticity) than that in contact with the working part layer having coating. Especially preferred for the rotor core are metals, in particular alloyed steels, in particular corrosion-protected (stainless steel) and / or spring steels, and fiber-reinforced plastics. The coating, ie the first material, in this case preferably consists of an unreinforced plastic. The coating is preferably applied to the core by means of deposition, dipping, spraying, flooding, hot or hot bonding, chemical bonding, sintering or positive locking. The coating can also consist of individual dots or strips, which are inserted by joining or pressing, injection molding or gluing in appropriate holes in the core.

Ausführungsbeispiele derartiger mehrlagiger Läuferscheiben, umfassend einen Kern 15 aus dem zweiten Material und eine vorder- (79a) und rückseitige Beschichtung 79b aus dem ersten Material, zeigt 22. 22(A) beschreibt dabei eine Läuferscheibe, bei der deren Vorder- und Rückseite über die volle Fläche des Kerns 15 beschichtet ist, während 22(B) eine teilflächig beschichtete Läuferscheibe beschreibt, bei der im gezeigten Ausführungsbeispiel beispielsweise ein ringförmiger Bereich 80 an der Öffnung zur Aufnahme der Halbleiterscheibe und an der Außenverzahnung der Läuferscheibe freigelassen wurde.Embodiments of such multi-layer carriers comprising a core 15 from the second material and a front ( 79a ) and back coating 79b from the first material, shows 22 , 22 (A) describes a rotor disk, in which the front and back over the full surface of the core 15 is coated while 22 (B) a partially coated rotor disc describes, in the embodiment shown, for example, an annular region 80 was released at the opening for receiving the semiconductor wafer and at the outer toothing of the rotor disc.

Vorteile teilflächig beschichteter Läuferscheiben nach Beispiel in 22(B) beinhalten, dass z. B. der Rand der Öffnung zur Aufnahme der Halbleiterscheibe mit einer Auskleidung aus einem dritten Material 77 wie in 21(C) versehen werden kann, die nur mit dem härteren zweiten Material des Kerns 15 verbunden ist und wahlweise vor oder nach der Beschichtung angebracht werden kann, oder dass z. B. der Bereich der Außenverzahnung frei von dem verschleißarmen ersten Material gehalten wird und dadurch störender Materialabrieb beim Abwälzen in der Abwälzvorrichtung der Bearbeitungsmaschine vermieden wird.Advantages of partially coated carrier discs according to example in 22 (B) include that z. B. the edge of the opening for receiving the semiconductor wafer with a lining of a third material 77 as in 21 (C) can be provided only with the harder second material of the core 15 is connected and can be attached either before or after the coating, or that z. B. the area of the external teeth is kept free of the low-wear first material and thereby disturbing material abrasion during rolling in the rolling device of the processing machine is avoided.

Für die Kunststoffe eines nicht in Kontakt mit der Arbeitsschicht gelangenden Kerns wird eine Faserverstärkung aus steifen Fasern, beispielsweise Glas- oder Kohlefasern, insbes. Ultrahochmodul-Kohlefasern, bevorzugt.For the plastics of a not coming into contact with the working layer Kerns is a fiber reinforcement of stiff fibers, for example Glass or carbon fibers, esp. Ultrahochmodul carbon fibers, preferably.

Besonders bevorzugt wird die Beschichtung in Form eines vorgefertigten Filmes mittels Lamination in einem kontinuierlichen Verfahren (Rollenlamination) aufgebracht. Der Film ist dabei rückseitig mit einem Kaltkleber oder, besonders bevorzugt, mit einem Warm- oder Heißkleber beschichtet (Heißlamination), bestehend aus Basispolymeren TPE-U, PA, TPE-A, PE, TPE-E oder Ethylenvinylacetat (EVAc) oder ähnlichen.Especially the coating is preferably in the form of a prefabricated film by means of lamination in a continuous process (roll lamination) applied. The film is back with a cold glue or, more preferably, with a hot or hot glue coated (hot lamination), consisting of base polymers TPE-U, PA, TPE-A, PE, TPE-E or ethylene vinyl acetate (EVAc) or the like.

Ferner ist bevorzugt, wenn die Läuferscheibe aus einem steifen Kern und einzelnen Abstandshaltern besteht, wobei die Abstandshalter aus einem abriebfesten Material mit niedrigem Gleitwiderstand bestehen und so angeordnet sind, dass der Kern während der Bearbeitung nicht in Kontakt mit der Arbeitsschicht gelangt.Further is preferred if the rotor disc from a stiff Core and individual spacers exists, with the spacers consist of an abrasion-resistant material with low sliding resistance and are arranged so that the core during processing not in contact with the working layer.

Ausführungsbeispiele für Läuferscheiben mit derartigen Abstandshaltern gibt 23 wieder. Die Abstandshalter können beispielsweise vorder- (81a) und rückseitig (81b) aufgebrachte „Noppen" oder „Punkte" 81 oder längliche „Riegel" 82 jeweils beliebiger Form und in beliebiger Anzahl sein (23(A)). Diese Abstandshalter 82a (Vorderseite der Läuferscheibe) und 82b (Rückseite) können beispielsweise durch Verkleben, z. B. mittels einer rückseitigen Selbstklebebeschichtung 83 der einzelnen Beschichtungselemente 82 (und 81), mit der Läuferscheibe 15 verbunden sein (23(B)) oder formschlüssig in Bohrungen in der Läuferscheibe eingepasst sein (84) oder durch Verstemmen, Vernieten, Verschmelzen usw. beispielsweise pilzförmig an Vorder- und Rückseite der Läuferscheibe verbreiterte (verpresste usw.) durch Bohrungen in der Läuferscheibe hindurchgehende Elemente 85 sein. Auch können eine vorder- (79a) und rückseitige (79b) Beschichtung gemäß den Ausführungsbeispielen in 22 mittels mehrerer durch Bohrungen in der Läuferscheibe verlaufender Stege gemäß dem Beispiel der Beschichtungselemente 84 bzw. 85 in 23(B) miteinander verbunden sein und dadurch eine zusätzliche Sicherung vor unerwünschtem Ablösen der aufgebrachten Beschichtung 79 liefern.Embodiments for carriers with such spacers are 23 again. The spacers may, for example, be front- 81a ) and back ( 81b ) applied "pimples" or "dots" 81 or oblong "bars" 82 each arbitrary shape and in any number ( 23 (A) ). These spacers 82a (Front of the rotor) and 82b (Back), for example, by gluing, z. B. by means of a back-side self-adhesive coating 83 the individual coating elements 82 (and 81 ), with the rotor disc 15 be connected ( 23 (B) ) or positively fit into holes in the rotor disc ( 84 ) or by caulking, riveting, fusing, etc., for example mushroom-shaped at the front and back of the rotor widened (pressed, etc.) through holes in the rotor disc passing elements 85 be. Also, a front ( 79a ) and back ( 79b ) Coating according to the embodiments in 22 by means of several extending through holes in the rotor disc webs according to the example of the coating elements 84 respectively. 85 in 23 (B) be connected to each other and thereby an additional safeguard against unwanted detachment of the applied coating 79 deliver.

Schließlich ist bevorzugt, dass der Kern aus dem zweiten Material ausschließlich aus einem dünnen äußeren ringförmigen Rahmen der Läuferscheibe besteht, wobei dieser Ring die Verzahnung der Läuferscheibe für den Antrieb durch die Abwälzvorrichtung beinhaltet. Eine aus dem ersten Material bestehende Einlage umfasst eine oder mehrere Aussparungen für jeweils eine Halbleiterscheibe. Vorzugsweise ist das erste Material durch Formschluss, Klebung oder Spritzguss mit dem ringförmigen Rahmen verbunden. Vorzugsweise ist der Rahmen wesentlich steifer und verschleißärmer als die Einlage. Während der Bearbeitung gelangt vorzugsweise nur die Einlage in Kontakt mit der Arbeitsschicht. Besonders bevorzugt ist ein Stahlrahmen mit einer Einlage aus PU, PA, PET, PE, PE-UHWM, PBT, POM, PEEK oder PPS.After all it is preferred that the core of the second material exclusively from a thin outer annular Frame of the rotor disc is made, this ring the Gearing of the rotor disc for the drive through includes the rolling device. One from the first material existing insole comprises one or more recesses for one semiconductor wafer each. Preferably, the first material by positive locking, gluing or injection molding with the annular Frame connected. Preferably, the frame is much stiffer and lower wear than the insert. While the processing is preferably only the deposit in contact with the working shift. Particularly preferred is a steel frame with an insert of PU, PA, PET, PE, PE-UHWM, PBT, POM, PEEK or PPS.

Wie in 24 verdeutlicht wird bevorzugt, dass der ringförmige Rahmen 86 mit der Verzahnung dünner ist als die Einlage 87 und im wesentlichen mittig zur Dicke der Einlage 87 mit dieser verbunden ist, damit der Rahmen aus dem zweiten Material nicht in Berührung mit den Arbeitsschichten der Bearbeitungsvorrichtung gelangt. Die Verbindungsstelle zwischen Einlage 87 und Rahmen 86 ist bevorzugt stumpf ausgeführt, wie beim formschlüssig eingepressten Abstandshalter 84 in 23(B) gezeigt, oder besteht in einer Verbreiterung der Einlage 87 nach dem Beispiel des Abstandshalters 85 in 23(B) über den Rand des Rahmens 86 hinaus.As in 24 it is preferred that the annular frame 86 with the toothing thin ner is considered the deposit 87 and substantially centered to the thickness of the insert 87 connected to this, so that the frame of the second material does not come into contact with the working layers of the processing device. The connection between insert 87 and frame 86 is preferably made blunt, as in the form-fitting pressed spacer 84 in 23 (B) shown, or consists in a broadening of the deposit 87 after the example of the spacer 85 in 23 (B) over the edge of the frame 86 out.

Besonders bevorzugt ist, wenn die vorgenannten, durch Kontakt mit der Arbeitsschicht einem Verschleiß unterliegenden Abstandshalter durch Fügen in Bohrungen im Kern oder durch Aufkleben auf die Oberfläche des Kerns leicht ausgewechselt werden können.Especially preferred is, if the aforementioned, by contact with the working layer Wear-related spacers by joining in holes in the core or by sticking to the surface of the core can be easily replaced.

Ebenfalls besonders bevorzugt ist, dass die abgenutzte teil- oder vollflächige Beschichtung leicht vom Kern abgelöst und durch Aufbringen einer neuen Beschichtung erneuert werden kann. Das Ablösen erfolgt bei geeigneten Stoffen am einfachsten durch geeignete Lösungsmittel (beispielsweise PVC durch Tetrahydrofuran, THF), Säuren (beispielsweise PET oder PA durch Ameisensäure) oder durch Erhitzen in sauerstoffreicher Atmosphäre (einäschern).Also it is particularly preferred that the worn partial or full surface Coating easily detached from the core and by applying a new coating can be renewed. The detachment The easiest way to do this for suitable substances is to use suitable solvents (for example, PVC by tetrahydrofuran, THF), acids (For example, PET or PA by formic acid) or by Heating in an oxygen-rich atmosphere (incineration).

Im Fall eines Kerns aus einem teuren Material, beispielsweise Edelstahl oder aufwändig durch Materialabtrag (Schleifen, Läppen, Polieren) auf Dicke kalibriertes, getempertes oder anderweitig nachbehandeltes oder beschichtetes Metall wie Stahl, Aluminium, Titan oder Legierungen dieser, Hochleistungskunststoff (PEEK, PPS, POM, PSU, PES o. ä., ggf. mit einer zusätzlichen Faserverstärkung) usw. wird eine Wiederverwendung der Läuferscheibe nach weitgehendem Verschleiß der Beschichtung durch mehrmaliges neu Aufbringen der Verschleißbeschichtung bevorzugt. Besonders bevorzugt wird dabei die Beschichtung in Form einer Folie, die mittels Stanzen, Schneidplotter o. ä. zuvor passgenau auf die Maße der Läuferscheibe zugeschnitten wurde, mittels Lamination deckungsgleich aufgebracht, so dass keine Nacharbeit wie ein Trimmen eventuell überstehender Teile der Beschichtung, Kanten Versäubern, Entgraten usw. erforderlich ist. Dabei kann im Fall eines Kerns aus Hochleistungskunststoff besonders bevorzugt auch ein Rest der verschlissenen Erstbeschichtung verbleiben.in the Case of a core of an expensive material, such as stainless steel or consuming by material removal (grinding, lapping, Polishing) to thickness calibrated, tempered or otherwise aftertreated or coated metal such as steel, aluminum, titanium or alloys this, high performance plastic (PEEK, PPS, POM, PSU, PES o. if necessary with an additional fiber reinforcement) etc. is a reuse of the rotor after extensive wear of the coating by repeated newly applying the wear coating preferred. Especially The coating is preferably in the form of a film, which by means of Punching, cutting plotter o. Ä. Previously fit exactly to the dimensions the carrier was cut, by means of lamination applied congruently, so that no rework such as trimming possibly superior Parts of the coating, edges overcast, deburring, etc. is required. In the case of a core made of high-performance plastic particularly preferred is a remainder of the worn first coating remain.

Im Fall eines Kerns aus einem preiswerten Material, beispielsweise einem ggf. zusätzlich Faser verstärkten Kunststoff wie EP, PU, PA, PET, PE, PBT, PVB o. ä., wird eine einmalige Beschichtung bevorzugt. Dabei erfolgt die Beschichtung besonders bevorzugt bereits auf dem Rohling (Tafel) für den Kern, und die Läuferscheibe wird erst aus der aus rückseitiger Beschichtung, Kern und vorderseitiger Beschichtung gebildeten „Sandwich"-Tafel mittels Fräsen, Schneiden, Wasserstrahl-Schneiden, Laser-Schneiden o. ä. herausgetrennt. Nach Verschleiß der Beschichtung bis fast auf den Kern wird die Läuferscheibe in diesem Ausführungsbeispiel dann verworfen.in the Case of a core of a cheap material, for example a possibly additionally fiber reinforced plastic such as EP, PU, PA, PET, PE, PBT, PVB or the like, becomes unique Coating preferred. The coating is done especially prefers already on the blank (panel) for the core, and the rotor disc is only from the back Coating, core and front coating formed "sandwich" panel by means of milling, cutting, water jet cutting, laser cutting o. Ä. Separated. After wear of the coating almost to the core is the rotor disc in this Embodiment then discarded.

11 gibt als Beispiel die für aufeinander folgende Bearbeitungs-Fahrten F erhaltene mittlere Abtragsrate MAR der Halbleiterscheibe wieder, wobei eine erfindungsgemäß nicht die Schärfe der Arbeitsschicht beeinflussende Läuferscheibe verwendet wurde. Die mittlere Abtragsrate bleibt über die hier gezeigten 15 Bearbeitungszyklen im Wesentlichen konstant (48). Der Materialabtrag von der Halbleiterscheibe während eines Bearbeitungszyklus betrug 90 μm. Die Läuferscheibe bestand aus einem Edelstahlkern, der vorder- und rückseitig mit einer 100 μm dicken PVC-Beschichtung versehen war. Die Dickenabnahme dieser Beschichtung infolge Verschleiß betrug im Mittel 3 μm je Bearbeitungszyklus. 11 gives, as an example, the average removal rate MAR of the semiconductor wafer obtained for successive processing journeys F, whereby a carrier disc not influencing the sharpness of the working layer was used. The average removal rate remains essentially constant over the 15 processing cycles shown here ( 48 ). The material removal from the semiconductor wafer during a processing cycle was 90 μm. The rotor disc consisted of a stainless steel core, which was provided on the front and back with a 100 micron thick PVC coating. The thickness decrease of this coating due to wear was on average 3 microns per processing cycle.

12 gibt als Vergleichsbeispiel die für aufeinander folgende Bearbeitungs-Fahrten F erhaltene mittlere Abtragsrate MAR der Halbleiterscheibe wieder, wobei eine nicht erfindungsgemäße Läuferscheibe verwendet wurde, die eine die Schärfe der Arbeitsschicht reduzierende Wirkung aufwies. Die mittlere Abtragsrate fällt kontinuierlich von Bearbeitungszyklus zu Bearbeitungszyklus ab von anfangs über 30 μm/min bis auf unter 5 μm/min innerhalb der gezeigten 14 Bearbeitungszyklen. Die Läuferscheibe bestand aus glasfaserverstärktem Epoxidharz. Die Dickenabnahme dieser Beschichtung infolge Verschleiß betrug im Mittel 3 μm je Bearbeitungszyklus. 12 gives, as a comparative example, the mean removal rate MAR of the semiconductor wafer obtained for successive processing runs F, using a non-inventive carrier disc which had a work layer reducing action. The average rate of material removal decreases continuously from one cycle to the next, starting from more than 30 μm / min down to less than 5 μm / min within the 14 machining cycles shown. The rotor disk consisted of glass fiber reinforced epoxy resin. The thickness decrease of this coating due to wear was on average 3 microns per processing cycle.

Für eine zweite Ausführungsform des dritten erfindungsgemäßen Verfahrens („schärfende Läuferscheibe") wird eine Läuferscheibe verwendet, die vollständig aus einem zweiten Material besteht oder eine Beschichtung der Teile, die in Kontakt mit der Arbeitsschicht gelangen, aus einem zweiten Material trägt, wobei dieses zweite Material Stoffe enthält, die die Arbeitsschicht schärfen.For a second embodiment of the third invention Procedure ("sharpening rotor") a rotor disc is used which is completely consists of a second material or a coating of the parts, which come in contact with the working layer, from a second Carries material, this second material containing substances, which sharpen the working shift.

Bevorzugt ist, dass dieses zweite Material Hartstoffe enthält und beim Kontakt mit der Arbeitsschicht einer Abnutzung unterliegt, so dass durch die Abnutzung Hartstoffe freigesetzt werden, die die Arbeitsschicht schärfen. Besonders bevorzugt ist, dass die bei der Abnutzung des zweiten Materials freigesetzten Hartstoffe weicher sind als das in der Arbeitsschicht enthaltene Schleifmittel. Besonders bevorzugt ist, wenn das freigesetzte Material Korund (Al2O3), Siliciumcarbid (SiC), Zirkonoxid (ZrO2), Siliciumdioxid (SiO2) oder Ceroxid (CeO2) ist und das in der Arbeitsschicht enthaltenen Schleifmittel Diamant ist. Besonders bevorzugt sind die aus dem ersten Material der Läuferscheibe freigesetzten Hartstoffe so weich (SiO2, CeO2) oder ihre Korngröße ist so gering (Al2O3, SiC, ZrO2), dass sie die Rauhigkeit und Schädigungstiefe der Halbleiterscheiben-Oberfläche, die durch die Bearbeitung durch die Schleifmittel aus der Arbeitsschicht bestimmt wird, nicht erhöhen.It is preferred that this second material contains hard materials and is subject to wear on contact with the working layer, so that by the wear hard substances are released, which are the working layer sharpen. It is particularly preferred that the hard materials released during the wear of the second material are softer than the abrasive contained in the working layer. Particularly preferred is when the released material is corundum (Al 2 O 3 ), silicon carbide (SiC), zirconium oxide (ZrO 2 ), silicon dioxide (SiO 2 ) or ceria (CeO 2 ) and the abrasive contained in the working layer is diamond. Particularly preferably, the hard materials released from the first material of the rotor disk are so soft (SiO 2 , CeO 2 ) or their grain size is so small (Al 2 O 3 , SiC, ZrO 2 ) that they reduce the roughness and damage depth of the semiconductor wafer surface, which is determined by the processing by the abrasives from the working layer, do not increase.

In der Regel ist der Grad der Wechselwirkung zwischen Läuferscheibe und Arbeitsschicht für die beiden Arbeitsschichten unterschiedlich. Dies liegt beispielsweise am Eigengewicht der Läuferscheibe, die zu einer erhöhten Wechselwirkung mit der unteren Arbeitsschicht führt, oder an der Verteilung des dem Arbeitsspalt zugeführten Betriebsmittels (Kühlschmierung), das auf Ober- und Unterseite einen unterschiedlichen Kühlschmiermittel-Film erzeugt. Insbesondere bei einer nicht erfindungsgemäßen, die Schärfe der Arbeitsschicht reduzierenden Läuferscheibe kommt es zu einer stark asymmetrischen Abstumpfung zwischen oberer und unterer Arbeitsschicht. Das bewirkt einen unterschiedlichen Abtrag von Vorder- und Rückseite der Halbleiterscheibe, und es tritt eine unerwünschte rauhigkeitsinduzierte Verformung der Halbleiterscheibe auf.In The rule is the degree of interaction between rotor disk and working shift for the two working shifts differ. This is for example the weight of the carrier, which leads to an increased interaction with the lower working layer leads, or at the distribution of the working gap supplied Operating equipment (cooling lubrication), which is on top and bottom produces a different coolant lubricant film. In particular, in a non-inventive, the sharpness of the working shift reducing rotor disc there is a strong asymmetric dulling between upper and lower working shift. That causes a different one Removal of the front and back of the semiconductor wafer, and undesirable roughness-induced deformation occurs of the semiconductor wafer.

13 zeigt als Beispiel den Warp W einer mit einer erfindungsgemäßen, aus PVC bestehenden Läuferscheibe bearbeiteten Halbleiterscheibe (55) und als Vergleichsbeispiel den Warp einer mit einer nicht erfindungsgemäßen Läuferscheibe bearbeiteten Halbleiterscheibe (54). Die nicht erfindungsgemäße Läuferscheibe besteht im gezeigten Beispiel aus Edelstahl. Kohlenstoff des Diamants der Arbeitsschicht löst sich im Edelstahl, der Diamant versprödet und die Arbeitsschicht wird stumpf. Bedingt durch das Gewicht der Läuferscheibe ist die Wechselwirkung der Läuferscheibe mit der unteren Arbeitsschicht größer als die mit der oberen, so dass die untere Arbeitsschicht schneller stumpf wird. Dadurch erfolgt ein zwischen Unter- und Oberseite stark unsymmetrischer Materialabtrag von der Halbleiterscheibe mit stark unterschiedlicher Vorder- und Rückseiten-Rauhigkeit. Es bildet sich eine Verwerfung (Warp) aus (strain-induced warpage). Der Warp ist gegen die radiale Messposition R auf der Halbleiterscheibe aufgetragen. Der Warp W bezeichnet das Maximum der Durchbiegung einer kräftefrei gelagerten Halbleiterscheibe infolge Verformung oder Verspannung über ihren gesamten Durchmesser an. Der Warp der erfindungsgemäß bearbeiteten Halbleiterscheibe beträgt 7 μm, der der nicht erfindungsgemäß bearbeiteten 56 μm. 13 shows, by way of example, the warp W of a semiconductor wafer which has been processed with an inventive carrier wafer made of PVC ( 55 ) and as a comparative example, the warp of a semiconductor wafer processed with a non-inventive carrier ( 54 ). The non-inventive rotor is in the example shown from stainless steel. Carbon of the working layer diamond dissolves in the stainless steel, the diamond becomes brittle and the working layer becomes dull. Due to the weight of the carrier disc, the interaction of the carrier disc with the lower working layer is greater than that with the upper one, so that the lower working layer becomes dull faster. As a result, an extremely asymmetrical material removal from the semiconductor wafer takes place between the lower and upper sides, with greatly different front and rear roughnesses. It forms a warp (strain-induced warpage). The warp is plotted against the radial measuring position R on the semiconductor wafer. The warp W denotes the maximum of the deflection of a force-free mounted semiconductor wafer due to deformation or strain over its entire diameter. The warp of the semiconductor wafer processed according to the invention is 7 .mu.m, that of the 56 .mu.m not processed according to the invention.

14 zeigt als Beispiel die Schädigungstiefen (sub-surface damage, SSD) der Unter- (O) und Oberseite (U) einer mit einer erfindungsgemäßen Läuferscheibe (PVC-Folie, laminiert auf einen Kern aus Edelstahl) bearbeiteten Halbleiterscheibe (58) und als Vergleichsbeispiel die einer mit einer nicht erfindungsgemäßen Läuferscheibe (Glasfaser verstärktes Epoxidharz) bearbeiteten (59). Bei der erfindungsgemäß bearbeiteten Halbleiterscheibe 58 ist das SSD im Rahmen des Messfehlers für beide Seiten gleich. Bei der nicht erfindungsgemäß bearbeiteten Halbleiterscheibe 59 ist das SSD der durch die obere Arbeitsschicht bearbeiteten Seite O deutlich geringer und das der durch die untere Arbeitsschicht bearbeiteten Seite U deutlich höher als das der für beide Seiten der erfindungsgemäß bearbeiteten Halbleiterscheibe erhaltene. Das SSD wurde mit einem laserakustischen Messverfahren bestimmt (Messung der Schalldispersion nach Laserpulsanregung). 14 shows as an example the damage depths (sub-surface damage, SSD) of the lower (O) and upper side (U) of a semiconductor wafer (PVC film laminated to a stainless steel core) processed with a carrier according to the invention ( 58 ) and as a comparative example of a non-inventive carrier (glass fiber reinforced epoxy resin) machined ( 59 ). In the case of the semiconductor wafer processed according to the invention 58 the SSD is the same for both sides as part of the measurement error. In the semiconductor wafer not processed according to the invention 59 For example, the SSD of the side O machined by the upper working layer is significantly lower and that of the side U processed by the lower working layer is significantly higher than that obtained for both sides of the semiconductor wafer processed according to the invention. The SSD was determined using a laser-acoustic measuring method (measurement of the sound dispersion after laser pulse excitation).

15 zeigt als Beispiel die RMS-Rauhigkeiten RMS der Ober- (O) und Unterseite (U) einer mit einer erfindungsgemäßen Läuferscheibe (PVC auf Edelstahl) bearbeiteten Halbleiterscheibe (58) und als Vergleichsbeispiel die einer mit einer nicht erfindungsgemäßen Läuferscheibe (Glasfaser verstärktes Epoxid) bearbeiteten (59). Bei der erfindungsgemäß bearbeiteten Halbleiterscheibe (58) ist die Rauhigkeit im Rahmen des Messfehlers für beide Seiten gleich. Bei der nicht erfindungsgemäß bearbeiteten Halbleiterscheibe 59 ist die Rauhigkeit der durch die obere Arbeitsschicht bearbeiteten Seite O deutlich geringer und die der durch die untere Arbeitsschicht bearbeiteten Seite U deutlich höher als die der für beide Seiten der erfindungsgemäß bearbeiteten Halbleiterscheibe erhaltene. (RMS = root-mean-square, quadratischer Mittelwert der Rauhamplituden). Die Rauhigkeit wurde mit einem Stylus-Profilometer bestimmt (80 μm Filterlänge). 15 shows, as an example, the RMS roughnesses RMS of the upper (O) and underside (U) of a semiconductor wafer processed with a rotor disk according to the invention (PVC on stainless steel) ( 58 ) and as a comparative example of a with a non-inventive rotor (glass fiber reinforced epoxy) machined ( 59 ). In the case of the semiconductor wafer processed according to the invention ( 58 ), the roughness is the same for both sides as part of the measurement error. In the semiconductor wafer not processed according to the invention 59 For example, the roughness of the side O machined by the upper working layer is significantly lower and that of the side U processed by the lower working layer is significantly higher than that obtained for both sides of the semiconductor wafer processed according to the invention. (RMS = root-mean-square, root mean square of the Rauhamplituden). The roughness was determined using a stylus profilometer (80 μm filter length).

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Claims (3)

Verfahren zum gleichzeitigen beidseitigen Schleifen mehrerer Halbleiterscheiben, wobei jede Halbleiterscheibe frei beweglich in einer Aussparung einer von mehreren mittels einer Abwälzvorrichtung in Rotation versetzten Läuferscheiben liegt und dadurch auf einer zykloidischen Bahnkurve bewegt wird, wobei die Halbleiterscheiben zwischen zwei rotierenden ringförmigen Arbeitsscheiben Material abtragend bearbeitet werden, wobei jede Arbeitsscheibe eine Arbeitsschicht umfasst, die gebundenes Schleifmittel enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterscheiben während der Bearbeitung zeitweilig mit einem Teil ihrer Fläche den von den Arbeitsschichten begrenzten Arbeitsspalt verlassen, wobei das Maximum des Überlaufs in radialer Richtung mehr als 0% und höchstens 20% des Durchmessers der Halbleiterscheibe beträgt, wobei der Überlauf als die bezogen auf die Arbeitsscheiben in radialer Richtung gemessene Länge definiert ist, um die eine Halbleiterscheibe zu einem bestimmten Zeitpunkt während des Schleifens über den Innen- oder Außenrand des Arbeitsspalts hinaus steht.A method for simultaneous double-sided grinding of a plurality of semiconductor wafers, wherein each semiconductor wafer is freely movable in a recess of one of a plurality of offset by means of a rolling device rotors and is thereby moved on a cycloidal trajectory, wherein the semiconductor wafers are machined between two rotating annular working discs material, wherein each working disk comprises a working layer containing bonded abrasive, characterized in that during processing the semiconductor wafers temporarily leave with a part of their surface the working gap delimited by the working layers, the maximum of the overflow in the radial direction being more than 0% and at most 20% is the diameter of the semiconductor wafer, wherein the overflow is defined as the measured relative to the working disks in the radial direction length to the one semiconductor wafer at a certain Zei point during grinding beyond the inner or outer edge of the working gap. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterscheiben beim zeitweiligen teilflächigen Verlassen des Arbeitsspalts nach und nach den gesamten Randbereich der Arbeitsschichten vollständig und im Wesentlichen gleich oft überstreichen.Process according to claim 1, characterized characterized in that the semiconductor wafers at the temporary partial area Leaving the working gap gradually over the entire edge area the working shifts completely and essentially the same often paint over. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterscheiben den Arbeitsspalt zeitweilig über den Innenrand und zeitweilig über den Außenrand des Arbeitsspalts verlassen.Method according to one of the claims 1 or 2, characterized in that the semiconductor wafers the Work gap temporarily over the inner edge and temporarily over leave the outer edge of the working gap.
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